MỞ ĐẦU Những năm gần đây, sự tăng trưởng nhanh của ngành chăn nuôi tại Việt Nam, đã góp phần quan trọng vào sự phát triển kinh tế của đất nước. Tuy nhiên, bên cạnh lợi ích kinh tế mang lại, ngành chăn nuôi đã và đang làm cho môi trường ngày càng bị ô nhiễm nghiêm trọng, gây ảnh hưởng đến sức khỏe của cộng đồng dân cư và hệ sinh thái tự nhiên. Trong nước thải chăn nuôi, hàm lượng chất hữu cơ, N, P và coliform rất cao. Hiện nay ở nước ta, xử lý nước thải chăn nuôi lợn chủ yếu mới là xử lý bằng công nghệ biogas và hồ sinh học.
Ưu điểm của bể biogas là có thể sản xuất được nguồn năng lượng khí sinh học để thay thế được một phần các nguồn năng lượng khác và xử lý được một phần ô nhiễm trong nước thải. Tuy nhiên nước thải sau biogas vẫn chứa một lượng lớn các chất hữu cơ và vi sinh vật, chưa đáp ứng các tiêu chuẩn thải của quốc gia và ngành về COD, tổng N và tổng P. Kết quả khảo sát của Viện KH&CN Môi trường, trường Đại học Bách khoa Hà Nội (2009) cho thấy, giá trị COD, TN, TP trong nước thải chăn nuôi lợn rất cao, với các giá trị tương ứng là 2500 – 12120 mgO/L, 185 – 4539 mg/L, 28 – 831 mg/L. Hồ sinh học có thể xử lý N và P nhưng hiệu quả thấp, cần diện tích lớn và thời gian lưu lâu.
N và P là yếu tố gây phú dưỡng cho các thuỷ vực tiếp nhận dẫn đến suy giảm chất lượng nước, đặc biệt lượng oxy hòa tan gây chết các sinh vật thủy sinh. Việc xử lý chúng gây chi phí tốn kém trong khi chúng là các yếu tố dinh dưỡng cần được thu hồi để sử dụng cho các mục đích nông nghiệp. Việt Nam là một đất nước có truyền thống nông nghiệp lâu đời với nền nông nghiệp lúa nước và cần một lượng phân bón lớn cho cây trồng. Hiện tại lượng N, P trong phân bón khoáng có chi phí khoảng 7.
Lượng phân bón cây không hấp thụ hết sẽ đi vào trong môi trường làm đất chai cứng, hoặc bị rửa trôi hay thấm rút gây ô nhiễm nguồn nước mặt và nước ngầm, hoặc bị bay hơi gây ô nhiễm không khí. Do vậy, cần nguồn phân bón thân thiện với môi trường có khả năng lưu trữ dinh dưỡng cho đất vừa hạn chế việc sử dụng phân bón vừa tiết kiệm chi phí cho người nông dân. 1 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hiện nay than sinh học đang là một vật liệu hấp phụ chi phí thấp nhận được nhiều sự quan tâm bởi những tiềm năng ứng dụng trong môi trường và lợi ích của vật liệu này. Không những được sử dụng để loại bỏ chất ô nhiễm vô cơ, hữu cơ; than sinh học còn được ứng dụng trong nông nghiệp như một loại phân bón thế hệ mới, cải tạo độ phì nhiêu của đất, tăng khả năng giữ nước và các chất dinh dưỡng.
Nguyên liệu chế tạo than sinh học là những phụ phẩm nông nghiệp được thải bỏ trong quá trình sử dụng. Từ đó, phân bón thành phẩm có chi phí thấp và thân thiện với môi trường. Tuy nhiên khả năng hấp phụ của than sinh học chưa cao đặc biệt đối với ion âm nên cần biến tính để tăng cường hiệu quả hấp phụ. Do đó luận văn “Nghiên cứu thu hồi N và P từ nƣớc thải chăn nuôi sau biogas bằng than sinh học chế tạo từ phụ phẩm nông nghiệp” có mục tiêu đánh giá khả năng thu hồi N và P trong nước thải chăn nuôi sau biogas bằng than sinh học chế tạo theo các cách biến tính khác nhau hướng tới ứng dụng trong nông nghiệp.
Đề tài gồm các nội dung nghiên cứu sau: Khảo sát đặc trưng của nước thải chăn nuôi khu vực nghiên cứu. Chế tạo và đánh giá đặc tính cấu trúc vật liệu biến tính từ phụ phẩm nông nghiệp vỏ lạc và xơ dừa. Đánh giá khả năng thu hồi N và P bằng vật liệu hấp phụ than sinh học. 2 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com CHƢƠNG I: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.
Tổng quan nƣớc thải chăn nuôi 1. Phát triển chăn nuôi ở Việt Nam 1. Lịch sử phát triển ngành chăn nuôi Chăn nuôi là một ngành quan trọng của nông nghiệp hiện đại, nuôi lớn vật nuôi để sản xuất những sản phẩm như thực phẩm, lông và sức lao động. Sản phẩm từ chăn nuôi nhằm cung cấp lợi nhuận và phục vụ cho đời sống sinh hoạt của con người.
Đặc điểm nổi bật của nông nghiệp Việt Nam từ xa xưa là hệ thống sản xuất kết hợp mà rõ ràng nhất là sự kết hợp mật thiết giữa chăn nuôi và trồng trọt. Việc kết hợp này có tác động hỗ trợ và sử dụng hợp lý các nguồn thức ăn tại chỗ sẵn có. Ví dụ, chăn nuôi gia súc để lấy sức kéo phục vụ cho trồng trọt; phụ phẩm từ chăn nuôi được sử dụng làm thức ăn cho chăn nuôi thuỷ sản và phân bón cho ngành trồng trọt. Ngày nay, hình thức kết hợp này vẫn còn đang được sử dụng dưới hình thức chăn nuôi nông hộ, và theo mô hình vườn ao chuồng (VAC).
Giá thành chăn nuôi cao do thức ăn chăn nuôi, con giống và những chất phụ gia thuốc thú y đều nhập khẩu với tỉ trọng lớn. Chỉ một số ít cơ sở có giá thành cạnh tranh khi nuôi lợn theo phương thức VAC kết hợp trồng trọt, nuôi thủy sản. Một trong những xu hướng của chăn nuôi là nuôi gia công cho công ty nước ngoài (Thanh Trà và Huy Vũ, 2016). Hiện nay, chăn nuôi quy mô nhỏ lẻ hộ gia đình vẫn chiếm tỷ trọng lớn khoảng 65 - 70% về số lượng và sản lượng.
Tuy nhiên, ngành chăn nuôi nước ta đang có những dịch chuyển nhanh chóng từ chăn nuôi nhỏ lẻ sang chăn nuôi quy mô lớn, trang trại, công nghiệp. Đặc biệt là đã có sự hình thành, đầu tư của các doanh nghiệp lớn, đó là nền tảng bền vững cho nền chăn nuôi Việt Nam trong tương lai (Nam Nguyên, 2015). Từ một nước thiếu thốn trầm trọng về thực phẩm, đến nay, có thể nói nhiều sản phẩm chăn nuôi sản xuất trong nước như trứng, thịt lợn, thịt gia cầm… đã cơ bản đáp ứng đủ nhu cầu tiêu dùng trong nước với giá cả không cao hơn 3 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com nhiều so với mặt bằng chung thế giới, một số sản phẩm chăn nuôi như thịt lợn, trứng, sữa… đã có xuất khẩu. Nhiều giống lợn ngoại phong phú về nguồn gốc đã được đưa vào sản xuất và lai tạo giúp giống lợn trong nước được nâng lên một bước, nhất là tỉ lệ nạc.
Tỉ lệ giống lợn ngoại, lợn lai 2-3 máu ngoại được nuôi ở các trang trại đang ngày càng tăng. Tiến bộ về giống là yếu tố quan trọng giúp trọng lượng lợn thịt xuất chuồng cả nước bình quân từ 67,7 kg/con (năm 2011) tăng lên trên 70 kg/con (năm 2015). Sản lượng ngành chăn nuôi Trong những năm vừa qua, ngành chăn nuôi trong nước luôn giữ mức tăng trưởng cao và ổn định. Theo số liệu tổng hợp kết quả chương trình điều tra chăn nuôi năm 2012, cả nước có khoảng 26494 nghìn đầu lợn; năm 2013 cả nước có khoảng 26264,4 nghìn đầu lợn; năm 2014 cả nước có khoảng 26761,4 nghìn đầu lợn đến năm 2015 cả nước có khoảng 27750,7 nghìn đầu lợn (Tổng cục thống kê, 2015).
Tại thời điểm 1/10/2016, đàn lợn 29,1 triệu con, tăng 1,3 triệu con (Tổng cục thống kê, 2016). Tại thời điểm 01/10/2017, đàn lợn có 27,4 triệu con, giảm 5,7%[3]. Về sản lượng thịt lợn các năm gần đây có xu hướng tăng dần, cụ thể: Năm 2010 sản lượng thịt hơi đạt 3.200 tấn/năm, tăng 1,05% so với năm 2010; năm 2013 đạt 3.217,9 tấn/năm, tăng 1,06% so với năm 2010; năm 2015 đạt 3.491,6 tấn/năm, tăng 1,15% và năm 2017 đạt 3.733,2 tấn/năm, tăng 1,23% so với năm 2010 (Tổng cục thống kê, 2017). Về lượng chất thải thì để sản xuất 1000 kg thịt lợn thì hàng ngày phát sinh 84 kg nước tiểu, 39 kg phân, 11 kg TS (rắn tổng số), 3,1 kg BOD5, 0,24 kg NH4+-N (Bùi Hữu Đoàn, 2011).
Từ chỗ thiếu thốn trầm trọng về thực phẩm, nước ta đã cơ bản đáp ứng đủ nhu cầu nhiều sản phẩm chăn nuôi. Đến nay, chăn nuôi lợn mới đạt 17-20 con cai sữa/nái/năm (so với mức 31-33 con/nái/năm của Đan Mạch, 24-26 con/nái/năm của các nước như Trung Quốc, Mỹ, Thái Lan…). Tỷ lệ hao hụt lợn con vẫn còn lớn, từ lúc sơ sinh đến cai sữa lên tới 20-25%. Tuy vậy, năng suất thịt của chăn nuôi nước ta nói chung vẫn còn ở mức thấp; tổ chức sản xuất dù đã tăng quy mô 4 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com nhưng nhìn chung vẫn còn phân tán nhỏ lẻ, chưa hình thành được các chuỗi liên kết; công tác vệ sinh ATTP trong giết mổ, dịch bệnh luôn tiềm ẩn… cũng là những yếu tố khiến khả năng cạnh tranh của chăn nuôi Việt Nam còn thua kém xa so với nhiều nước, nhất là các nước có thế mạnh chăn nuôi trong khối hiệp định TPP (Hoàng Thanh Vân, 2015).
Phân bố ngành chăn nuôi Mặc dù chăn nuôi ở nước ta đang phát triển mạnh mẽ tuy nhiên mật độ vật nuôi và số lượng các trang trại chăn nuôi ở nước ta phân bố không đồng đều giữa các vùng miền trong cả nước. Tỷ lệ phân bố các hộ chăn nuôi ở nước ta tập trung chủ yếu tại khu vực miền Bắc đặc biệt là các tỉnh trung du và miền núi phía Bắc. Tuy nhiên hoạt động chăn nuôi tập trung chủ yếu lại phát triển mạnh nhất tại khu vực đồng bằng châu thổ sông Hồng. Dưới đây là một số hình thể hiện tỷ lệ phân bố ở nước ta (Chăn nuôi Việt Nam - Thông tin chuyên ngành chăn nuôi, 2018): Hình 1: Bản đồ phân bố tổng đàn lợn 5 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail.com Hình 2: Phân bố sản lƣợng thịt lợn theo địa phƣơng Hình 3: Biểu đồ phân bố trang trại chăn nuôi Qua thống kê tính hình chăn nuôi lợn ở Việt Nam năm 2018 cho thấy chăn nuôi lợn phân bố chủ yếu ở khu vực đồng bằng sông Hồng chiếm 34,8%; khu vực Đông Nam Bộ chiếm 25,5%; khu vực Đông Bắc chiếm 12,3%; khu vực Đồng Bằng sông Cửu Long chiếm 9,2%; khu vực Bắc Trung Bộ chiếm 8,2%; khu vực Tây Nguyên chiếm 6,2%; khu vực Duyên hải Nam Trung Bộ chiếm 3% và khu vực Tây Bắc chiếm 0,8%.
6 LUAN VAN CHAT LUONG download : add luanvanchat@agmail. Đặc tính nƣớc thải chăn nuôi 1.