Đặt vấn đề Từ xưa đến nay cuộc sống của người nông dân Việt Nam gắn liền với trồng trọt và chăn nuôi. Nghành chăn nuôi không chỉ cung cấp phần lớn thịt tiêu thụ hằng ngày, là nguồn cung cấp phân hữu cơ cho cây trồng, mà chăn nuôi còn tận dụng thức ăn và thu hút lao động dư thừa trong nông nghiệp. Trong những năm gần đây đời sống của nhân dân ta không ngừng được cải thiện và nâng cao, nhu cầu tiêu thụ thịt ngày một tăng cả về số lượng và chất lượng đã thúc đẩy ngành chăn nuôi bước sang bước phát triển mới. Bên cạnh những mặt tích cực, vấn đề môi trường do ngành chăn nuôi gây ra đang được dư luận và các nhà làm công tác môi trường quan tâm.
Ở các nước có nền chăn nuôi công nghiệp phát triển mạnh như Hà Lan, Anh, Mỹ, Hàn Quốc,… thì đây là một trong những nguồn gây ô nhiễm lớn nhất. Ở Việt Nam, khía cạnh môi trường của ngành chăn nuôi chỉ được quan tâm trong vài năm trở lại đây khi tốc độ phát triển chăn nuôi ngày càng tăng, lượng chất thải do chăn nuôi đưa vào môi trường ngày càng nhiều, đe dọa đến môi trường đất, nước, không khí xung quanh một cách nghiêm trọng. Nguồn nước thải chăn nuôi là một nguồn nước thải có chứa nhiều hợp chất hữu cơ, virus, vi trùng, trứng giun sán… Nguồn nước này có nguy cơ gây ô nhiễm các tầng nước mặt, nước ngầm và trở thành nguyên nhân trực tiếp phát sinh dịch bệnh cho đàn gia súc. Đồng thời nó có thể lây lan một số bệnh cho con người và ảnh hưởng đến môi trường xung quanh vì nước thải chăn nuôi còn chứa nhiều mầm bệnh như: Samonella, Leptospira, Clostridium tetani,…nếu không xử lý kịp thời.
Bên cạnh đó còn có nhiều loại khí được tạo ra bởi hoạt động của vi sinh vật như NH3, CO2, CH4, H2S, .Các loại khí này có thể gây nhiễm độc không khí và nguồn nước ngầm ảnh hưởng đến đời n 2 sống con người và hệ sinh thái. Chính vì vậy mà việc thiết kế hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi là một hoạt động hết sức cần thiết. Các thành phần ô nhiễm chính đặc trưng thường thấy ở nước chăn nuôi là BOD5, COD, Nitơ và Photpho. Một tính chất đặc trưng nữa của nước thải chăn nuôi là không phải tất cả các chất hữu cơ đều có thể bị phân hủy bởi các vi sinh vật và lượng dư thừa này thoát ra khỏi các quá trình xử lý sinh học cùng với bùn.
Có nhiều phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi đã được áp dụng trong đó có xử lý bằng bể yếm khí biogas nó vừa xử lý được nước thải và giảm mùi hôi thối mà còn tạo ra năng lượng để sử dụng ,tuy nhiên nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải chăn nuôi sau bể xử lý biogas vẫn còn cao so với QCVN. Chính vì vậy việc nghiên cứ u mô ̣t phương pháp phù hơ ̣p với điề u kiê ̣n hiện nay của nghành chăn nuôi là hế t sức cầ n thiế t. Các quá trình xử lý nước thải sử dụng vi sinh vật và thực vật thủy sinh từ lâu được ghi nhận là những biện pháp sinh học có hiệu quả. Trong những năm gần đây những nghiên cứu xử lý nước thải bằng thực vật thủy sinh đã được áp dụng vào thực tế tại nhiều nơi trên thế giới và cho kết quả rất cao vì có ưu điểm là rẻ tiền, dễ vận hành đồng thời mức độ xử lý ô nhiễm cao.
Đây là công nghệ xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên thân thiện với môi trường, cho phép đạt hiệu suất cao, chi phí thấp và ổn định, đồng thời làm tăng giá trị sinh học, cải tạo cảnh quan môi trường, hệ sinh thái của địa phương. Sinh khối thực vật, bùn phân hủy, nước thải sau xử lý còn có giá trị kinh tế. Mặt khác, Việt Nam là nước nhiệt đới, khí hậu nóng ẩm, rất thích hợp cho sự phát triển của các loại thực vật thủy sinh nổi trên mặt nước như bèo tây, rau ngổ, rau muống… Từ những cơ sở trên em lựa chọn thực hiện đề tài:“ Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải chăn nuôi sau biogas bằng các loài thực vật thủy sinh” tại xã Sơn Phú, huyện Định Hóa , tỉnh Thái Nguyên.2 Mục đích, yêu cầu của đề tài 1.1 Mục đích đề tài - Đánh giá được hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi sau biogas của một số loài thực vật thủy sinh. - Cải tạo cảnh quan môi trường và các hệ sinh thái, làm sạch môi trường nước.
- Đánh giá được khó khăn và thuận lợi của việc xử lý nước thải chăn nuôi sau biogas bằng các loài thực vật thủy sinh.2 Yêu cầu của đề tài - Thông tin và số liệu thu thập được phải chính xác , trung thực khách quan. - Đưa ra các nhận định ban đầu về nước thải chăn nuôi sau biogas. - Kết quả phân tích các chỉ tiêu môi trường phải được so sánh với tiêu chuẩn , quy chuẩn môi trường của Việt Nam. - Đề xuất ứng dụng công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi bằng biogas kết hợp với thực vật thủy sinh.3 Ý nghĩa của đề tài 1.1 ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu - Áp dụng các kiến thức đã học vào điều kiện thực tế.
- Nâng cao kiến thức , kỹ năng và rút ra kinh nghiệm thực tế phục vụ cho công việc sau khi ra trường. - Bổ sung tư liệu cho học tập.2 Ý nghĩa thực tiễn - Xác định được khả năng xử lý nước thải của các loài thực vật thủy sinh. - Đề xuất giải pháp xử lý nước thải chăn nuôi sau biogas trong điều kiện tự nhiên , đạt hiệu xuất cao, chi phí đầu tư thấp và ổn định. - Góp phần cải thiện tình trạng ô nhiễm môi trường đang gây bức xúc hiện nay.
Đồng thời góp phần làm tăng giá trị sinh học, cải tạo cảnh quan môi trường. n 4 Phần 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2. Một số khái niệm cơ bản * Môi trường: Trong Luật Bảo vệ môi trường số 55/2014/QH13 định nghĩa như sau: “ Môi trường là hệ thống các yếu tố vật chất tự nhiên và nhân tạo có tác động đối với sự tồn tại và phát triển của con người và sinh vật ”. * Ô nhiễm môi trường: Theo Điều 3 Luật Bảo vệ môi trường Việt Nam 2014: “ Ô nhiễm môi trường là sự biến đổi của các thành phần môi trường không phù hợp với quy chuẩn kỹ thuật môi trường và tiêu chuẩn môi trường gây ảnh hưởng xấu đến con người và sinh vật”.
* Ô nhiễm môi trường nước: Là sự thay đổi thành phần và chất lượng nước không đáp ứng cho các mục đích sử dụng khác nhau, vượt quá tiêu chuẩn cho phép và có ảnh hưởng xấu đến đời sống con người và sinh vật. Nước trong tự nhiên tồn tại dưới nhiều hình thức khác nhau: Nước ngầm, nước ở các sông hồ, tồn tại ở thể hơi trong không khí,. Nước bị ô nhiễm nghĩa là thành phần của nó tồn tại các chất khác, mà các chất này có thể gây hại cho con người và cuộc sống các sinh vật trong tự nhiên. Nước ô nhiễm thường là khó khắc phục mà phải phòng tránh từ đầu.
* Nước thải : Là nước thải từ các khu dân cư, khu vực hoạt động thương mại, khu vực công sở, trường học và các cơ sở trường học khác. * Nước thải chăn nuôi : là nước thải được thải ra từ các khu vực và các hoạt động trong ngành chăn nuôi như nước phân, nước rửa chuồng, thức ăn thừa. * Tiêu chuẩn môi trường: Theo điều 3 của Luật Bảo vệ môi trường năm 2014, định nghĩa như sau: “ Tiêu chuẩn môi trường là mức giới hạn của các thông số về chất lượng môi trường xung quanh, hàm lượng của các chất gây ô nhiễm có trong chất thải, các yêu cầu kỹ thuật và quản lý được các cơ quan n 5 nhà nước và các tổ chức công bố dưới dạng văn bản tự nguyện áp dụng để bảo vệ môi trường”. * Quy chuẩn kỹ thuật môi trường là mức giới hạn của các thông số về chất lượng môi trường xung quanh, hàm lượng của các chất gây ô nhiễm có trong chất thải, các yêu cầu kỹ thuật và quản lý được cơ quan nhà nước có thẩm quyền ban hành dưới dạng văn bản bắt buộc áp dụng để bảo vệ môi trường.2 Cơ sở khoa học 2.1 Cơ sở pháp lý - Luật Bảo vệ môi trường số 55/2014/QH13 được Quốc hội nước Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam khoá XIII, kỳ họp thứ 7 thông qua ngày 23/6/2014 và có hiệu lực thi hành từ ngày 1/1/2015.
- Luật Tài nguyên nước số: 17/2012/QH13 được Quốc hội nước Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam khoá XIII, kỳ họp thứ 3 thông qua ngày 26/12/2012 và có hiệu lực thi hành từ ngày 01/01/2013. - Nghị định số 19/2015/ NĐ-CP ngày 14/02/2015 của chính phủ quy định chi tiết thi hành một số điều của luật bảo vệ môi trường. - Quyết định số 22/2006/QĐ-BTNMT ngày 18/12/2006 của Bộ Tài nguyên và môi trường về bắt buộc áp dụng TCVN về môi trường. - QCVN 40/2011/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nuớc thải công nghiệp.2 Các biện pháp xử lý nước thải chăn nuôi 2.
Các chỉ tiêu đánh giá nước thải chăn nuôi * Độ pH Độ pH là một trong những chỉ tiêu xác định đối với nước cấp và nước thải. Chỉ số này cho biết có cần phải trung hòa hay không và tính lượng hóa chất cần thiết trong quá trình xử lý đông keo tụ, khử khuẩn,… Trị số pH thay đổi sẽ ảnh hưởng đến quá trình hòa tan, keo tụ, làm tăng hay giảm tốc độ phản ứng, nó ảnh n 6 hưởng đến sự sinh trưởng và phát triển của vi sinh vật có trong nước. Giá trị pH cho phép ta quyết định xử lý nước theo phương pháp thích hợp, hoặc điều chỉnh lượng hóa chất cần thiết trong quá trình xử lý nước. Các công trình xử lý nước thải áp dụng các quá trình sinh học làm việc tốt khi pH nằm trong giới hạn từ 7 - 7,6.
Môi trường thuận lợi nhất để vi khuẩn phát triển thường có pH từ 7 - 8. Các nhóm vi khuẩn khác nhau có giới hạn pH hoạt động khác nhau. Ví dụ vi khuẩn nitrit phát triển thuận lợi nhất với pH từ 4,8 – 8,8, còn vi khuẩn nitrat với pH từ 6,5 – 9,3. Vi khuẩn lưu huỳnh có thể tồn tại trong môi trường có pH từ 1 – 4 ( Lê Văn Đông, 2010)[4].
* Độ đục Nước tự nhiên sạch thường không chứa những chất rắn lơ lửng nên trong suốt và không màu. Độ đục do các chất rắn lơ lửng gây ra.