CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1. TỔNG QUAN VỀ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG Theo quan niệm thông thường, ô nhiễm môi trường là sự thay đổi các tính chất tự nhiên (về sinh học, vật lý và hóa học) của môi trường, mà sự thay đổi ấy thường có hại cho sức khỏe và hoạt động của con người cũng như có hại cho các loài sinh vật khác. Sự thay đổi tính chất hóa học của môi trường có thể được biểu hiện bằng sự xuất hiện hay gia tăng của một hay nhiều chất độc hại được gọi là chất gây ô nhiễm và những biểu hiện khác nữa [8], [9], [10].
Theo quan niệm sinh thái học, môi trường gồm các kho vật chất có kích thước (lượng vật chất) nhất định của mỗi nguyên tố hóa học; và sự ô nhiễm môi trường là sự mất khả năng tự điều chỉnh kích thước của các kho ấy. Ví dụ, nguyên tố cacbon được chứa trong rất nhiều kho như kho CO 2 và rất nhiều kho chất hữu cơ và vô cơ ; hiện nay kho CO2 đã vượt quá rất nhiều so với kích thước vốn có của nó trong điều kiện tự nhiên nhiều thế kỷ trước đây, và vẫn gia tăng không ngừng, tức là mất đi khả năng tự điều chỉnh về mức cũ; đó chỉ là một biểu hiện của sự ô nhiễm môi trường theo quan điểm sinh thái học. Ô nhiễm môi trường có thể do các nguyên nhân tự nhiên (hoạt động của núi lửa, động đất, bão, lụt, v.) hoặc do các hoạt động của con người (công nghiệp, nông nghiệp, giao thông, v. HIỆN TRẠNG CHĂN NUÔI Ở VIỆT NAM Hiện nay ngành chăn nuôi đang đóng một vai trò quan trọng trong việc cung cấp thực phẩm cho thị trường tiêu dùng Việt Nam.
Chăn nuôi luôn chiếm vị trí quan trọng trong ngành nông nghiệp ở Việt Nam. Trong đó, chăn nuôi lợn giữ vị trí đứng đầu trong việc cung cấp sản lượng thịt của ngành chăn nuôi. Chăn nuôi lợn đã và đang tạo ra công ăn việc làm, mang lại thu nhập và góp phần ổn định sinh kế của phần lớn cộng đồng dân cư khu vực nông thôn trên toàn quốc. Hầu hết các vùng của Việt Nam đều phát triển chăn nuôi heo.
Giá trị sản xuất của ngành chăn nuôi năm 2010 là 135.137,1 tỷ đồng; năm 2011 là Luan van 4 199.171,8 tỷ đồng; năm 2012 là 200.849,8 tỷ đồng; năm 2013 là 196. Theo Cục chăn nuôi năm 2018, hiện nước ta có đàn lợn 29 triệu con, đứng đầu ASEAN, đứng thứ 2 ở châu Á, nằm trong top 15 nước có đàn lợn lớn nhất thế giới. Tốc độ tăng trưởng đàn lợn giai đoạn 1997-2007 đạt 5,06%; giai đoạn 2007-2017 đạt 0,91%. Sản lượng thịt lợn trong năm 2016 đã đạt mức kỷ lục với 3,36 triệu tấn thịt lợn hơi, tăng 5% so với năm 2015 và đứng thứ 7 trên thế giới sau Trung Quốc, Mỹ, Đức, Tây Ban Nha, Braxin và Nga.
Ngành chăn nuôi tại Việt Nam đóng một vai trò quan trọng trong nông nghiệp. Nó chiếm 28% giá trị sản xuất nông nghiệp. Trong năm 2014, đã có 4,58 triệu tấn thịt lợn được giết mổ tại Việt Nam, thịt lợn chiếm ưu thế trong sản xuất thịt tại Việt Nam (72,6%). 120000 100000 80000 60000 40000 20000 0 ĐB sông Hồng TD và MN phía bắc BTB và DHMT Tây nguyên Đông Nam bộ ĐB sông C.
Số lượng đàn lợn theo phân vùng trên cả nước năm 2018 (Nguồn: Tổng cục thống kê năm 2018) 1. NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI 1. Tổng quan về nước thải chăn nuôi Chăn nuôi là một trong những phân ngành phát triển nhanh chóng nhất của sản xuất nông nghiệp tại Việt Nam. Trong 10 năm qua, sản xuất chăn nuôi đã có sự thay đổi lớn, số lượng vật nuôi tăng lên trong khi số hộ chăn nuôi giảm xuống.
Chăn nuôi thâm canh tại những cơ sở chăn nuôi lớn thường tạo nhiều chất thải hơn so với khả năng tái chế sử dụng làm phân bón hay khí đốt sinh học. Kết quả là việc xả thải không hợp lý và thiếu sót trong quá trình xử lý chất Luan van 5 thải trước khi xả thải vào môi trường xung quanh đã gây ra những cấp độ ô nhiễm cục bộ khác nhau đối với môi trường nước, đất và không khí, đồng thời ảnh hưởng trực tiếp đến môi trường sống của cư dân xung quanh và đến hệ sinh thái khu vực [15], [16]. Nguồn nước thải chăn nuôi chủ yếu được phát sinh từ chăn nuôi lợn, nước thải có hàm lượng các chất hữu cơ, chất rắn lơ lửng, tổng nitơ, tổng phốt pho và các vi sinh vật cao. Trung bình, 1 con lợn nuôi thành phẩm phát sinh khoảng 30 lít nước thải trên một ngày đêm.
Nước thải do quá trình tắm, rửa chuồng trại cho lợn, nước phân, nước tiểu của lợn. Đây được xem là một trong những loại gây ô nhiễm nặng nhất trong các loại nước thải vì chứa nhiều tạp chất như vô cơ, hữu cơ, khoáng chất. Đặc biệt nguy hại hơn đó là trong nước thải chăn nuôi có chứa các vi khuẩn gây bệnh dịch như: E.coli, streptococcussp, salmonellasp, shigellasp, proteus, clostridiumsp,. là các vi khuẩn gây bệnh tả, lỵ, thương hàn, kiết lỵ.
Các loại virus có thể tìm thấy trong nước thải như: coronavirus, poliovirus, aphthovirus. và ký sinh trùng trong nước gồm các loại trứng và ấu trùng, ký sinh trùng đều được thải qua phân, nước tiểu và dễ dàng hòa nhập vào nguồn nước. Chất thải chăn nuôi được phát sinh chủ yếu từ: chất thải từ bản thân gia súc như phân, nước tiểu, lông.; nước thải từ quá trình tắm gia súc, rửa chuồng hay rửa dụng cụ và thiết bị chăn nuôi, nước làm mát hay từ các hệ thống dịch vụ chăn nuôi, thức ăn thừa,. Theo thống kê của tác giả Nguyễn Thế Hinh (2017), mỗi 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 thành các nhiên liệu và vật liệu tái tạo như khí sinh học, ủ phân, nuôi trùn, cho cá ăn,…, còn lại khoảng 80% lượng chất thải chăn nuôi đã bị lãng phí và phần lớn thải ra môi trường gây ô nhiễm [17], [21]. Chất thải trong chăn nuôi được chia làm ba loại: chất thải rắn, chất thải lỏng và chất thải khí. Trong chất thải chăn nuôi có nhiều hỗn hợp hữu cơ, vô cơ, vi sinh vật và trứng ký sinh trùng có thể gây bệnh cho động vật và con người. Chất thải rắn bao gồm chủ yếu là phân, xác súc vật chết, thức ăn dư thừa của vật nuôi, vật liệu lót chuồng và các chất thải khác, độ ẩm từ 56% - 83% và Luan van 6 tỷ lệ NPK cao.
Lượng chất thải rắn rất khác nhau tùy theo loài số lượng vật nuôi và phương thức chăn nuôi. Thông thường, chăn nuôi theo phương thức quảng canh lượng phân thải ra của gia súc, gia cầm thường lớn hơn phương thức chăn nuôi thâm canh, nuôi có chất đệm lót cũng sẽ tạo ra lượng chất thải lớn hơn nuôi trên sàn. Khối lượng phân và nước tiểu được thải ra có thể chiếm 1,6-5% khối lượng cơ thể của gia súc [22], [23]. Ước tính lượng phân thải ra là 15kg/con/ngày đối với bò, 1,5-2,5 kg/con/ngày đối với lợn [13], 15], [24].
Đặc trưng thành phần hóa học của phân lợn từ 70 – 100kg được nêu trong bảng sau: Bảng 1. Thành phần hóa học của phân lợn STT Chỉ tiêu Đơn vị tính Giá trị 1 Vật chất khô g/kg 213 – 342 2 NH4-N g/kg 0,66- 0,76 3 N tổng g/kg 7,99 – 9,32 4 Tro g/kg 32,5 – 93,3 5 Chất xơ g/kg 151 – 261 6 Carbonat g/kg 0,23 – 0,41 7 Các axit mạch ngắn g/kg 3,83 – 4,47 8 pH - 6,47 – 6,95 (Nguồn: Bùi Hữu Đoàn và cộng sự, 2011) Chất thải lỏng có độ ẩm cao hơn, trung bình khoảng 93% - 98% gồm phần lớn là nước thải của vật nuôi, nước rửa chuồng và phần phân lỏng hòa tan. Trong các dạng của chất thải của chăn nuôi, chất thải lỏng là loại chất thải có khối lượng lớn nhất. Đặc biệt khi lượng nước thải rửa chuồng được hòa chung với nước tiểu, nước tắm, phân của gia súc.
Đây cũng là loại chất thải khó quản lý, khó sử dụng một cách tối ưu. Tùy thuộc vào đặc điểm của các hệ thống chăn nuôi khác nhau mà nước thải từ khu vực chăn nuôi có thể bao gồm cả chất thải rắn của vật nuôi hoặc không. Do đó, hàm lượng các chất ô nhiễm trong nước nước thải phát sinh từ các khu vực chuồng, trại chăn nuôi có thể rất khác nhau. Luan van 7 Chính vì vậy, đây là yếu tố làm ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý của hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi.
Mặt khác, nước thải chăn nuôi có ảnh hưởng rất lớn đến môi trường nhưng người chăn nuôi ít để ý đến việc xử lý nó. Tùy vào chủng loại, độ tuổi của vật nuôi, qui mô sản xuất, cách vận hành, quản lý lưu lượng và chất lượng nước thải của các cơ sở chăn nuôi thường dao động khá nhiều. Đặc trưng quan trọng nhất của nước thải phát sinh từ các trang trại chăn nuôi, đặc biệt là chăn nuôi lợn: hàm lượng các chất hữu cơ, chất dinh dưỡng được biểu thị qua các thông số như: COD, BOD5, tổng nitơ, tổng phốt pho, TSS…những thông số này là nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường chính. Đây là những thành phần dễ phân hủy, gây mùi hôi thối, phát sinh khí độc, làm sụt giảm lượng ôxy hòa tan trong nước và đặc biệt nếu không được xử lý khi thải ra nguồn tiếp nhận sẽ gây ô nhiễm môi trường, gây phì dưỡng hệ sinh thái, làm ảnh hưởng đến cây trồng và là nguồn dinh dưỡng quan trọng để các vi khuẩn gây hại phát triển.
Ngoài ra trong nước thải của trang trại chăn nuôi có chứa hàm lượng lớn các vi khuẩn gây bệnh dịch, đây là yếu tố ảnh hưởng trực tiếp tới sức khỏe của con người cũng như động vật trong khu vực. Kết quả điều tra của Trần Thị Dân và cộng sự. tại một số vực phía Nam Việt Nam cho thấy, chỉ tiêu COD trong nước thải chăn nuôi lợn dao động từ 4.852 mg/l vào mùa khô và 827 – 32.750 mg/l vào mùa mưa, và lượng nước sử dụng là 100 lít/con/ngày đối với lợn [16], [25]. Vũ Đình Tôn và cộng sự, khảo sát tại các cơ sở chăn nuôi tại các tỉnh Hải Dương, Hưng Yên, Bắc Ninh đã đưa ra kết quả về chất lượng nước thải chăn nuôi trước và sau khi xử lý bằng hầm biogas như sau [23].
Chất lượng nước thải chăn nuôi trước và sau khi xử lý bằng biogas Giá trị STT Chỉ tiêu Đơn vị tính Trước biogas Sau biogas 1 BOD5 mg/l 799,8 – 1250,7 161,8 – 290,7 2 COD mg/l 1.