Tài liệu Đánh giá hiệu quả sử dụng hầm ủ Biogas trong xử lý chất thải chăn nuôi lợn quy mô hộ gia đình tại Xã Tân Cương - thành Phố Thái Nguyên - tỉnh Thái Nguyên

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM LƢƠNG ĐỨC ANH TUẤN ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ SỬ DỤNG HẦM Ủ BIOGAS ĐỂ XỬ LÝ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI QUY MÔ HỘ GIA ĐÌNH TẠI Xà TÂN CƢƠNG, THÀNH PHỐ THÁI NGUYÊN, TỈNH THÁI NGUYÊN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hê ̣đào ta ̣o : Chính quy Chuyên ngành : Khoa học môi trƣờng Khoa : Môi trƣờng Khóa học : 2011 - 2015 Thái Nguyên, 2015 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM LƢƠNG ĐỨC ANH TUẤN ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ SỬ DỤNG HẦM Ủ BIOGAS ĐỂ XỬ LÝ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI QUY MÔ HỘ GIA ĐÌNH TẠI Xà TÂN CƢƠNG, THÀNH PHỐ THÁI NGUYÊN, TỈNH THÁI NGUYÊN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hê ̣đào ta ̣o : Chính quy Chuyên ngành : Khoa học môi trƣờng Khoa : Môi trƣờng Khóa học : 2011 - 2015 Gi¶ng viªn h-íng dÉn: PGS TS. Nguyễn Thế Hùng Khoa M«i tr-êng - Tr-êng §¹i häc N«ng L©m Th¸i Nguyªn Thái Nguyên, 2015 i LỜI CẢM ƠN Đƣợc sự nhất trí của ban giám hiệu nhà trƣờng, ban chủ nhiệm khoa Môi trƣờng trong thời gian thực tập tốt nghiệp em đã tiến hành đề tài: “Đánh giá hiệu quả sử dụng hầm ủ Biogas trong xử lý chất thải chăn nuôi lợn quy mô hộ gia đình tại Xã Tân Cương, Thành Phố Thái Nguyên, Tỉnh Thái Nguyên”. Trong suốt quá trình thực hiện đề tài này ngoài sự cố gắng rất nhiều của bản thân, em đã nhận đƣợc sự hƣớng dẫn, giúp đỡ nhiệt tình của các thầy cô trong khoa. Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới: Các thầy cô trong trƣờng Đại học Nông lâm Thái Nguyên, đặc biệt là thầy cô trong khoa Môi trƣờng và khoa Quản lý tài nguyên đã trang bị cho em nền tảng kiến thức vững chắc về môi trƣờng cũng nhƣ các phƣơng pháp quản lý và xử lý bảo vệ môi trƣờng và nhiều lĩnh vực liên quan khác. Em xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới thầy giáo PGS. TS. Nguyễn Thế Hùng – khoa Môi Trƣờng, ngƣời đã tận tình chỉ bảo, hƣớng dẫn và giúp đỡ em rất nhiều để em hoàn thành đƣợc nội dung đề tài này. Em cũng xin gửi lời cảm ơn tới các cô chú, anh chị tại Ủy ban nhân dân xã Tân Cƣơng và các bác Trƣởng Xóm đã nhiệt tình giúp đỡ em trong quá trình học tập và nghiên cứu tại cơ sở. Cuối cùng em xin gửi lời cảm ơn tới toàn thể gia đình, bạn bè đã hết lòng động viên, giúp đỡ tạo điều kiện cả về vật chất và tinh thần cho em trong quá trình học tập và nghiên cứu. Do trình độ và thời gian thực hiện đề tài có giới hạn nên đề tài không tránh khỏi những sai sót. Em rất mong nhận đƣợc sự góp ý của thầy cô và các bạn để đề tài của em đƣợc hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn và kính chúc quý thầy cô và các bạn sức khỏe! Sinh viên thực hiện Lƣơng Đức Anh Tuấn ii DANH MỤC BẢNG Trang Bảng 2.1 Khối lƣợng phân và nƣớc tiểu của gia súc thải ra trong 1 ngày đêm ..... 6 Bảng 2.2 Thành phần (%) cuả chất thải của gia súc gia cầm ........................... 7 Bảng 2.3 Thành phần hóa học của phân một số loại gia súc ............................ 8 Bảng 2.4 Thành phần hóa học của nƣớc tiều lợn .............................................. 9 Bảng 2.5 Tính chất của nƣớc thải chăn nuôi lợn .............................................. 9 Bảng 2.6 Điển hình thành phần của khí sinh học ........................................... 14 Bảng 2.7 Ảnh hƣởng của các loại phân đến sản lƣợng và thành phần của khí thu đƣợc ........................................................................................................... 15 Bảng 2.8 Nồng độ tối đa cho phép của một số chất độc hại ........................... 20 Bảng 3.1 Các chỉ tiêu và phƣơng pháp thử nghiệm ........................................ 32 Bảng 4.1 Số đàn gia súc gia cầm tại xã Tân Cƣơng năm 2011 – 2013 .......... 40 Bảng 4.2 Hiện trạng lắp đặt hầm Biogas của các xóm trong xã Tân Cƣơng........ 44 Bảng 4.3 Nguồn cung cấp thông tin về Biogas cho các nông hộ ................... 45 Bảng 4.4 Lý do ngƣời dân lắp đặt Biogas ....................................................... 46 Bảng 4.5 Chi phí xây dựng hầm khí Biogas của hộ (tính BQ/ hầm) .............. 48 Bảng 4.6 Kết quả điều tra thực tế về các kiểu hầm Biogas đƣợc lắp đặt trên địa bàn xã ........................................................................................................ 49 Bảng 4.7 Loại bếp sử dụng cho Biogas .......................................................... 50 Bảng 4.8 Kết quả điều tra về thời gian nấu ăn bằng bếp Biogas .................... 51 Bảng 4.9 Bảng thu và chi khi không xây dựng Biogas của gia đình ông Nguyễn Đình Phúc tại xóm Nhà Thờ xã Tân Cƣơng...................................... 52 Bảng 4.10 Bảng thu và chi khi sử dụng Biogas của gia đình ông Phúc tại xóm Nhà Thờ xã Tân Cƣơng................................................................................... 53 Bảng 4.11 Bảng so sánh thu và chi khi sử dụng và không sử dụng Biogas ... 54 Bảng 4.12 Kết quả phân tích một số chỉ tiêu vật lý, hóa học của nƣớc thải chăn nuôi lợn trƣớc công trình khí sinh học Biogas. ...................................... 57 Bảng 4.13 Kết quả phân tích một số chỉ tiêu vật lý, hóa học của nƣớc thải chăn nuôi lợn sau công trình khí sinh học Biogas. ......................................... 58 iii DANH MỤC HÌNH Trang Hình 2.1 Mô hình hầm Biogas trong thực tế .................................................. 17 Hình 2.2 Mô hình hầm Biogas Composite...................................................... 19 Hình 4.1: Vị trí xã Tân Cƣơng trên ảnh vệ tinh .............................................. 33 Hình 4.2: Hầm Biogas nắp vòm cố định ......................................................... 41 Hình 4.3: Hầm Biogas Composite .................................................................. 42 Hình 4.4: Hầm sinh khí Biogas kiểu túi ủ bằng bạt nhựa HDPE ................... 42 Hình 4.5: Biểu đồ thể hiện các kênh thông tin mà ngƣời dân biết đến Biogas ..... 45 Hình 4.6: Biểu đồ thể hiện lý do ngƣời dân lắp đặt hầm Biogas .................... 47 Hình 4.7: Biểu đồ tỷ lệ các kiểu hầm Biogas đƣợc lắp đặt trên địa bàn xã .... 49 Hình 4.8: Biểu đồ thể hiện loại bếp sử dụng cho Biogas ................................ 50 Hình 4.9: Biểu đồ thể hiện tỷ lệ về thời gian nấu ăn bằng bếp Biogas ........... 51 Hình 4.10: Màu sắc của nƣớc thải đầu vào và đầu ra của hầm ủ Biogas ....... 56 iv DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT Chữ viết tắt STT Diễn giải 1 C Cacbon 2 C/N Cacbon/ Nito 3 COD Nhu cầu oxy hóa học 4 BOD Nhu cầu oxy sinh hóa 5 CNKSH Công nghệ khí sinh học 6 Cu Đồng 7 DO Nồng độ oxy tự hòa tan trong nƣớc 8 CH4 Metan 9 TDS Tổng chất rắn hòa tan 10 E.M Effective Microorganisms 11 GS.TS Giáo sƣ. Tiến sỹ 12 K Kali 13 N Nitơ Kali 14 Na Natri 15 NNPTNT Nông Nghiệp và Phát triển nông thôn 16 T–N Tổng Nitơ 17 T–P Tổng phốtpho 18 TCCP Tiêu chuẩn cho phép 19 TNHH Trách nhiệm hữu hạn 20 UBND Uỷ ban nhân dân 21 VNĐ Việt Nam đồng 22 VSV Vi sinh vật 23 WHO Tổ chức Y tế Thế giới 24 TSS Tổng chất rắn lơ lửng v MỤC LỤC Trang PHẦN 1 MỞ ĐẦU ............................................................................................ 1 1.1 Đặt vấn đề.................................................................................................... 1 1.2 Mục tiêu, yêu cầu của đề tài ........................................................................ 2 1.2.1 Mục tiêu.................................................................................................... 2 1.2.2 Yêu cầu ..................................................................................................... 3 1.3 Ý nghĩa của đề tài ........................................................................................ 3 1.3.1Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học ........................................ 3 1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn ...................................................................................... 3 PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU .................................................................. 4 2.1 Cơ sở lý luận của đề tài ............................................................................... 4 2.1.1 Khái niệm về chất thải của động vật ........................................................ 4 2.1.2 Những ảnh hƣởng của chất thải chăn nuôi.............................................. 4 2.1.3 Đặc điểm các loại chất thải chăn nuôi...................................................... 5 2.1.4 Tình hình quản lý chất thải chăn nuôi lợn tại địa phƣơng ..................... 10 2.1.5 Một số phƣơng pháp xử lý chất thải chăn nuôi ...................................... 12 2.1.5.1 Sử dụng chế phẩm EM sinh học ......................................................... 12 2.1.5.2 Sử dụng Zeolit ( SiO2)........................................................................ 12 2.1.5.3 Dùng thực vật ..................................................................................... 13 2.1.5.4 Mô hình VAC ..................................................................................... 13 2.1.6 Công nghệ Biogas .................................................................................. 13 2.1.7 Khái quát về hiệu quả và hiệu quả sử dụng hầm ủ Biogas .................... 20 2.1.7.1 Hiệu quả kinh tế .................................................................................. 20 2.1.7.2 Hiệu quả môi trƣờng ........................................................................... 21 2.1.7.3 Hiệu quả xã hội ................................................................................... 21 2.2 Cơ sở pháp lý của đề tài ............................................................................ 22 2.3 Cơ sở thực tiễn của đề tài .......................................................................... 22 2.3.1 Hiện trạng xử lý chất thải chăn nuôi bằng công nghệ Biogas trên thế giới .................................................................................................................. 23 vi 2.3.2 Hiện trạng xử lý chất thải chăn nuôi bằng công nghệ Biogas ở việt nam…………………………………………………………………………..25 PHẦN 3 ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ......................................................................................................................... 28 3.1 Đối tƣợng và pham vi nghiên cứu ............................................................. 28 3.2 Địa điểm và thời gian nghiên cứu ............................................................. 28 3.3 Nội dung nghiên cứu ................................................................................. 28 3.3.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của xã Tân Cƣơng, Thành Phố Thái Nguyên, Tỉnh Thái nguyên. ............................................................................ 28 3.3.2 Khảo sát tình hình sử dụng hầm ủ Biogas hộ gia đình xử lý chất thải chăn nuôi lợn quy mô hộ gia đình tại địa phƣơng. ......................................... 28 3.3.3 Đánh giá hiệu quả xử lý nƣớc thải chăn nuôi bằng công trình Biogas qua các chỉ tiêu hóa học đƣợc phân tích ................................................................ 29 3.3.4 Đánh giá hiệu quả kinh tế do hầm ủ Biogas đem lại ............................. 29 3.3.5 Những thuận lợi và khó khăn khi lắp đặt hầm ủ Biogas. Đề xuất một số giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng hầm ủ Biogas ....................................... 29 3.4 Phƣơng pháp nghiên cứu ........................................................................... 29 3.4.1 Phƣơng pháp thu thập số liệu ................................................................. 29 3.4.1.1 Thu thập số liệu thứ cấp ...................................................................... 29 3.4.1.2 Thu thập số liệu sơ cấp ........................................................................ 29 3.4.2 Phƣơng pháp nghiên cứu tài liệu............................................................ 30 3.4.3 Phƣơng pháp phân tích, thống kê ........................................................... 30 3.4.4 Phƣơng pháp phân tích mẫu trong phòng thí nghiệm ............................ 30 3.4.5 Phƣơng pháp tổng hợp, đánh giá và so sánh .......................................... 32 3.4.6 Phƣơng pháp xử lý và thống kê số liệu .................................................. 32 PHẦN 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ............................... 33 4.1 Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội tại xã Tân Cƣơng – Thành Phố Thái nguyên – Tỉnh Thái Nguyên ........................................................................... 33 4.1.1 Điều kiện tự nhiên .................................................................................. 33 4.1.1.1 Vị trí địa lý .......................................................................................... 33 4.1.1.2 Địa hình, địa mạo ................................................................................ 34 vii 4.1.1.3 Khí hậu ................................................................................................ 34 4.1.1.4 Thủy văn.............................................................................................. 34 4.1.2 Đặc điểm kinh tế - xã hội ....................................................................... 37 4.1.2.1 Xã hội .................................................................................................. 37 4.2 Hiện trạng sử dụng hầm ủ Biogas trong xử lý chất thải chăn nuôi của các hộ gia đình trên địa bàn xã Tân Cƣơng, Thành Phố Thái Nguyên, Tỉnh Thái Nguyên. ........................................................................................................... 39 4.2.1 Khái quát tình hình phát triển ngành chăn nuôi xã Tân Cƣơng ............ 39 4.2.2 Các loại hầm ủ Biogas đƣợc sử dụng ở xã Tân Cƣơng, Thành Phố Thái Nguyên, Tỉnh Thái Nguyên............................................................................. 41 4.2.2.1 Nguồn thông tin mà các nông hộ biết đến Biogas .............................. 45 4.2.2.2 Lý do ngƣời dân lắp đặt hầm Biogas và mục đích ngƣời dân sử dụng hầm ủ Biogas ................................................................................................... 46 4.2.2.3 Chi phí xây dựng hầm ủ Biogas .......................................................... 48 4.2.2.4 Các kiểu hầm Biogas trên địa bàn xã .................................................. 49 4.2.2.5 Loại bếp sử dụng cho Biogas .............................................................. 50 4.2.2.6 Thời gian nấu ăn bằng bếp Biogas ...................................................... 51 4.2.3 Đánh giá hiệu quả kinh tế khi sử dụng hầm Biogas .............................. 52 4.2.4 Đánh giá hiệu quả môi trƣờng trong nƣớc thải chăn nuôi của hầm ủ Biogas ............................................................................................................. 56 4.2.5 Đánh giá hiệu quả xã hội........................................................................ 61 4.2.6 Lợi ích, những khó khăn và thuận lợi khi lắp đặt hầm ủ Biogas ........... 61 4.2.7 Đề xuất một số giải pháp nâng cao hiệu quả sử dụng hầm ủ Biogas..... 63 4.2.7.1 Giải pháp chung .................................................................................. 63 4.2.7.2 Giải pháp cụ thể .................................................................................. 64 PHẦN 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ.......................................................... 67 5.1 Kết luận ..................................................................................................... 67 5.2 Kiến nghị ................................................................................................... 67 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 69 I. TIẾNG VIỆT ............................................................................................... 69 PHỤ LỤC 1 PHẦN 1 MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề Trong những năm gần đây, ngành chăn nuôi tại các vùng nông thôn nƣớc ta đã có nhiều bƣớc phát triển mạnh mẽ, góp phần không nhỏ trong phát triển kinh tế và tăng thu nhập cho ngƣời nông dân, giúp ngƣời nông dân làm giàu, nâng cao mức sống. Bên cạnh đó, vấn đề ô nhiễm môi trƣờng chất thải chăn nuôi đã phát sinh ra ngày càng trở thành vấn đề nóng bỏng vá đang đƣợc các nhà quản lý môi trƣờng, các nhà khoa học quan tâm giải quyết. Mặc khác, trong bối cảnh hiện nay, nguồn năng lƣợng trong nƣớc nói riêng và trên toàn thế giới nói chung đang thiếu nguồn cung, nguồn nhiên liệu truyền thống ngày càng cạn kiệt, việc khai thác và sử dụng công nghệ khí Biogas là một nguồn năng lƣợng sạch phục vụ đun nấu và thắp sáng trong gia đình góp phần quan trọng trong đảm bảo an ninh năng lƣợng và bảo vệ môi trƣờng. Tân Cƣơng là xã ngoại thành phía tây Nam của Thành Phố Thái Nguyên, chủ yếu dân số là nông nghiệp, chủ yếu dựa vào hoạt động trồng trọt và chăn nuôi gia súc, gia cầm. Chăn nuôi đóng vai trò quan trọng trong kinh tế hộ gia đình và là một trong những nguồn thu chủ yếu của nông hộ. Xã đƣợc đánh giá là có đàn gia súc khá cao của Thành Phố, điều này đồng nghĩa với việc ngày càng gia tăng nhiều chất thải có hại từ hoạt động chăn nuôi. Đặc biệt ngành chăn nuôi lợn phải đối mặt với lƣợng chất thải rất lớn và nặng mùi khó chịu. Hiện nay, lợn đƣợc chăn nuôi theo phƣơng thức công nghiệp, lƣợng thức ăn đƣợc chăn bằng cám ăn thẳng nên phân thƣờng có mùi hôi nồng nặc, rất khó chịu. Chƣa kể chất độn chuồng, các sản phẩm thức ăn thừa không đƣợc xử lý triệt để không những ảnh hƣởng tới sức khoẻ của đàn 2 lợn, ngƣời chăn nuôi, dân cƣ xung quanh mà còn làm ô nhiễm không khí, nƣớc ngầm… Vấn đề đặt ra là tìm đƣợc một giải pháp hữu hiệu vừa xử lý đƣợc lƣợng lớn chất thải có hại trong nghành chăn nuôi và chế biến chúng thành nguyên liệu có ích phục vụ sản xuất và sinh hoạt. Để khắc phục tình trạng ô nhiễm môi trƣờng trong chăn nuôi nói chung và chăn nuôi lợn tại xã Tân Cƣơng nói riêng .Nhiều hộ nông dân trên địa bàn xã trong thời gian vừa qua đã xây dựng hầm ủ Biogas không những mang lại hiệu quả thiết thực cho ngƣời chăn nuôi mà còn tạo cho môi trƣờng sống ngày càng trong sạch và bảo vệ sức khoẻ con ngƣời. Vì thế, việc quản lý chất thải từ gia súc cần một tổng hợp các biện pháp kỹ thuật, giáo dục, chính sách môi trƣờng và chính sách kinh tế. Xuất phát nguyện vọng của bản thân và sự nhất trí của khoa Môi trƣờng, Trƣờng Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, em tiến hành nghiên cứu đề tài : “Đánh giá hiệu quả sử dụng hầm ủ Biogas để xử lý chất thải chăn nuôi lợn quy mô hộ gia đình tại Xã Tân Cương, Thành Phố Thái Nguyên, Tỉnh Thái Nguyên” để đánh giá những lợi ích mà Biogas đem lại. Để mở rộng phạm vi áp dụng mô hình Biogas có hiệu quả thì công việc nghiên cứu về Biogas là rất quan trọng. 1.2 Mục tiêu, yêu cầu của đề tài 1.2.1 Mục tiêu - Đánh giá tình hình ứng dụng hầm ủ Biogas để xử lý các chất thải trong ngành chăn nuôi tại 16 xóm của xã Tân Cƣơng Thành Phố Thái Nguyên. - Đánh giá hiệu quả xử lý của công trình Biogas đối với một số chỉ tiêu ô nhiễm điển hình trong nƣớc thải chăn nuôi lợn tại địa phƣơng. - Nâng cao nhận thức cho ngƣời dân và mở rộng quy mô và phạm vi ứng dụng hầm Biogas. 3 - Đánh giá hiệu quả kinh tế do hầm ủ Biogas đem lại. - Đề xuất các giải pháp quản lý và kỹ thuật nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng của hầm ủ Biogas. 1.2.2 Yêu cầu - Thu thập các thông tin về điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội của xã. - Đảm bảo số liệu, tài liệu đầy đủ, chính xác, khách quan và trung thực. - Phản ánh đúng tình trạng quản lý các loại chất thải chăn nuôi và tình hình sử dụng hầm ủ Biogas. - Phỏng vấn các hộ gia đình bằng bộ câu hỏi phải dễ hiểu, đảm bảo đầy đủ thông tin phục vụ quá trình đánh giá. - Phƣơng pháp và số liệu phân tích phải chính xác, khách quan, trung thực. - Các giải pháp đặt ra phải khả thi và phù hợp với điều kiện kinh tế của địa phƣơng. 1.3 Ý nghĩa của đề tài 1.3.1Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học - Nâng cao kiến thức và kĩ năng, rút ra kinh nghiệm thực tế phục vụ công tác bảo vệ môi trƣờng. - Vận dụng, phát huy và nâng cao kiến thức đã học. 1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn - Đánh giá đƣợc hiện trạng, những thuận lợi và khó khăn của từng hộ gia đình trong quá trình sử dụng mô hình Biogas tại xã Tân Cƣơng Thành Phố Thái Nguyên Tỉnh Thái Nguyên. Từ đó đề xuất giải pháp khắc phục khó khăn, nâng cao hiệu quả sử dụng mô hình Biogas tại địa phƣơng. 4 PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Cơ sở lý luận của đề tài 2.1.1 Khái niệm về chất thải của động vật Chất thải của động vật (phân, nƣớc tiểu) trong chăn nuôi nông nghiệp là nguồn nguyên liệu lớn, chứa nhiều thành phần hữu cơ có khả năng chuyển hóa sinh học để tạo khí Biogas. Khối lƣợng chất thải phát sinh có sự khác nhau, tùy theo từng loại gia súc, gia cầm, điều kiện chăn nuôi, đặc điểm chuồng trại và đặc điểm nghành của từng quốc gia. 2.1.2 Những ảnh hưởng của chất thải chăn nuôi Chất thải chăn nuôi là nguyên nhân gây ô nhiễm lớn cho môi trƣờng tự nhiên do lƣợng lớn các khí thải và chất thải từ chăn nuôi. Các khí thải từ vật nuôi cũng chiếm tỷ trọng lớn trong các khí thải gây hiệu ứng nhà kính. Theo báo cáo của FAO, chất thải của gia súc toàn cầu tạo ra 65% lƣợng Nitơ oxit (N2O) trong khí quyển. Đây là loại khí có khả năng hấp thụ năng lƣợng mặt trời cao gấp 296 lần so với khí CO2. Động vật nuôi còn thải ra 9% lƣợng khí CO2 toàn cầu, 37% lƣợng khí Methane (CH4) – loại khí có khả năng giữ nhiệt cao gấp 23 lần khí CO2. Theo Cục chăn nuôi Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn (NN&PTNT), mỗi năm, ngành chăn nuôi gia súc gia cầm thải ra khoảng 7585 triệu tấn chất thải, với phƣơng thức sử dụng phân chuồng không qua xử lý ổn định và nƣớc thải không qua xử lý xả trực tiếp ra môi trƣờng gây ô nhiễm nghiêm trọng. Hiện cả nƣớc có 8,5 triệu hộ chăn nuôi quy mô gia đình, 18.000 trang trại chăn nuôi tập trung, nhƣng mới chỉ có 8,7% số hộ xây dựng công trình khí sinh học (hầm Biogas). Tỷ lệ hộ gia đình có chuồng trại chăn nuôi hợp vệ 5 sinh cũng chỉ chiếm 10% và chỉ có 0,6% số hộ có cam kết bảo vệ môi trƣờng. Vẫn còn khoảng 23% số hộ chăn nuôi không xử lý chất thải bằng bất kỳ phƣơng pháp nào mà xả thẳng ra môi trƣờng bên ngoài…gây sức ép đến môi trƣờng. Chất thải chăn nuôi tác động đến môi trƣờng và sức khỏe con ngƣời trên nhiều khía cạnh: Gây ô nhiễm nguồn nƣớc mặt, nƣớc ngầm, môi trƣờng khí, môi trƣờng đất và các sản phẩm nông nghiệp. Đây chính là nguyên nhân gây ra nhiều căn bệnh về hô hấp, tiêu hóa, do trong chất thải chứa nhiều vi sinh vật gây bệnh. Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) đã cảnh báo, nếu không có biện pháp thu gom và xử lý chất thải chăn nuôi một cách thỏa đáng sẽ ảnh hƣởng rất lớn đến sức khỏe con ngƣời, vật nuôi và gây ô nhiễm môi trƣờng nghiêm trọng. Đặc biệt là các virus biến thể từ các dịch bệnh nhƣ: lở mồm long móng, dịch bệnh tai xanh ở lợn có thể lây lan nhanh chóng và có thể cƣớp đi sinh mạng của rất nhiều ngƣời. Theo Báo cáo tổng kết của Viện Chăn nuôi (Bộ NN&PTNT), nồng độ khí H2S và NH3 trong chất thải chăn nuôi cao hơn mức cho phép khoảng 30-40 lần. Tổng số vi sinh vật và bào tử nấm cũng cao hơn mức cho phép rất nhiều lần. Ngoài ra, nƣớc thải chăn nuôi còn chứa Coliform, E.coli, COD... và trứng giun sán cao hơn rất nhiều lần so với tiêu chuẩn cho phép. 2.1.3 Đặc điểm các loại chất thải chăn nuôi Các loại chất thải chăn nuôi bao gồm: - Phân từ gia súc, gia cầm. - Chất độn chuồng. - Nƣớc thải từ chuồng trại: nƣớc tiểu, nƣớc tắm gia súc, nƣớc vệ sinh chuồng trại. - Các thức ăn chăn nuôi thừa. - Xác súc vật chết. 6 - Phế phụ phẩm nông nghiệp: lá cây, cành cây,vỏ, hạt….  Chất thải rắn – Phân Là những thành phần từ thức ăn nƣớc uống mà cơ thể gia súc không hấp thụ đƣợc và thải ra ngoài cơ thể. Phân gồm những thành phần: + Những dƣỡng chất không tiêu hóa đƣợc của quá trinh tiêu hóa vi sinh. + Các chất cặn bã của dịch tiêu hóa (trypsin, pepsin…), các mô tróc ra từ các niêm mạc của ống tiêu hóa và chất nhờn theo phân ra ngoài. + Các loại VSV trong thức ăn, ruột bị thải ra ngoài theo phân. -Lƣợng phân: Lƣợng phân thải ra trong một ngày đêm tùy thuộc vào giống, loài, tuổi và khẩu phần ăn. Lƣợng phân thải ra mỗi ngày có thể ƣớc tính 6 – 8% trọng lƣợng của vật nuôi. Lƣợng phân thải trung bình của lợn trong 24 giờ đƣợc thể hiện dƣới bảng sau: Bảng 2.1 Khối lƣợng phân và nƣớc tiểu của gia súc thải ra trong 1 ngày đêm Lƣợng phân Nƣớc tiểu (kg/ngày) (kg/ngày) Trâu bò lớn 20 – 25 10 – 15 Lợn (<10kg) 0,5 – 1 0,3 – 0,7 Lợn (15 – 45kg) 1–3 0,7 – 2,0 Lợn (45 – 100kg) 3–5 2–4 Loại gia súc (Nguồn: Nguyễn Thị Hoa Lý, 1994)13 - Thành phần trong phân lợn - Những chất không tiêu hóa đƣợc hoặc những chất thoát khỏi sự tiêu hóa của VSV hay các men tiêu hóa (chất xơ, protein không tiêu hóa đƣợc), acid amin thoát khỏi sự hấp thụ (đƣợc thải qua nƣớc tiểu: acid uric ở gia cầm, ure ở gia súc). Các khoáng chất cơ thể không sử dụng đƣợc K2O, P2O5, CaO, MgO... 7 - Các chất cặn bã của dịch tiêu hóa : trypsin, pepsin... - Các mô tróc ra từ niêm mạc của ống tiêu hóa và chất nhờn theo phân ra ngoài. - Các VSV bị nhiễm tong thức ăn, ruột: virus, vi trùng, ấu trùng, trứng giun sán...bị tống ra ngoài. Thành phần các chất trong phân lợn phụ thuộc vào nhiều yếu tố: - Thành phần dƣỡng chất của thức ăn và nƣớc uống. - Độ tuổi của lợn (mỗi độ tuổi sẽ có khả năng tiêu hóa khác nhau). - Tình trạng sức khỏe vật nuôi và nhu cầu cá thể: nếu nhu cầu cá thể cao thì sử dụng dƣỡng chất nhiều thì lƣợng phân thải sẽ ít và ngƣợc lại. Bảng 2.2 Thành phần (%) cuả chất thải của gia súc gia cầm Loại phân Nƣớc Nitơ P2O5 K2O CaO MgO Lợn 82,0 0,60 0,41 0,06 0,09 0,10 Trâu, bò 83,14 0,29 0,17 1,00 0,35 0,13 Gà 56,0 1,63 0,54 0,85 2,40 0,74 (Nguồn: Nguyễn Thị Hoa Lý, 2004)13 Ngoài ra, trong phân còn có chứa nhiều loại vi khuẩn, virus và trứng ký sinh trùng, trong đó vi khuẩn thuộc họ Enterobacteriacea,chiếm đa số với các giống điển hình nhƣ Escherichia, Salmonella, Shigella, Proteus, Klebsiella. Trong 1kg phân có chứa 2000 – 5000 trứng giun sán gồm chủ yếu các loại: Ascaris suum, Oesophagostomum, Trichocephalus (Nguyễn Thị Hoa Lý, 2004). 8 Bảng 2.3 Thành phần hóa học của phân một số loại gia súc Thành phần hóa học (% trọng lƣợng khô) Loại gia súc Chất tan dễ tiêu Nito Photpho C/N Bò sữa 7,98 0,38 0,1 20 – 25 Bò thịt 9,33 0,70 0,20 20 – 25 Heo 7,02 0,83 0,47 20 – 25 Cừu 21,05 1,00 0,30 - Gà 16,80 1,20 1,20 7 – 15 Ngựa 14,30 0,86 0,13 18,00 Trâu 10,20 0,31 - - (Nguồn: Ngô Kế Sƣơng_Nguyễn Lân Dũng, 1997)  Nƣớc phân Nƣớc phân chuồng là hỗn hợp phân, nƣớc tiểu và nƣớc rửa chuồng. Vì vậy nƣớc phân chuồng rất giàu dinh dƣỡng và có giá trị lớn về mặt phân bón. Trong 1m3 nƣớc phân có khoảng: 5 – 6kg N nguyên chất; 0,1kg P2O5; 12kg K2O (Bergmann,1965). Nƣớc phân chuồng là nghèo lân, giàu đạm và rất giàu Kali. Đạm trong nƣớc phân chuồng tồn tại theo 3 dạng chủ yếu là: urê, axit uric và axit hippuric,khi tiếp xúc với không khí một thời gian hay bón vào đất thì bị VSV phân giải axit uric và axit hippuric thành urê và sau đó chuyển hóa thành amoni carbonat.  Nước tiểu gia súc - Thành phần của nƣớc tiểu gia súc tùy thuộc vào điều kiện dinh dƣỡng và khí hậu. - Đặc tính chung: Nƣớc tiểu gia súc là một loại phân bón giàu đạm và kali, hàm lƣợng lân ít hoặc không đáng kể. Nƣớc tiều của lợn nghèo đạm hơn các loại gia súc khác. 9 Bảng 2.4 Thành phần hóa học của nƣớc tiều lợn Đặc tính Đơn vị Giá trị Vật chất khô g/kg 30,9 – 35,9 NH4-N g/kg 0,13 – 0,40 T-N g/kg 4,90 – 6,63 Tro g/kg 8,5 – 16,3 Urea Mmol/l 123 – 196 g/kg 0,11 – 0,19 Cacbonates 6,77 – 8,19 pH (Nguồn: Trương Thanh Cảnh và ctv, 1997 – 1998)  Nước thải Bảng 2.5 Tính chất của nƣớc thải chăn nuôi lợn Đặc tính Đơn vị Giá trị Độ màu Pt-Co 350 – 870 Độ đục Mg/l 420 – 550 BOD5 Mg/l 3500 – 8900 COD Mg/l 5000 – 12000 SS Mg/l 680 – 1200 T–P Mg/l 36 – 72 T –N Mg/l 220 – 460 Dầu mỡ Mg/l 5 – 58 ( Nguồn: Trương Thanh Cảnh và ctv, 1997 – 1998) Nhìn chung nƣớc thải chăn nuôi không chứa các chất độc hại nhƣ nƣớc thải các nghành công nghiệp khác nhƣng chứa nhiều ấu trùng, vi trùng, trứng giun sán. 10 Điển hình là nhóm vi trùng đƣờng ruột với các genus nhƣ E.Coli, Samonella, Shigella, Proteus, Arizona. Theo nghiên cứu của A.Kigirow (1982), Naxena (1987) và Bonde (1967): vi trùng gây bệnh đóng dấu cho lợn tồn tại trong nƣớc thải tới 92 ngày, Brucella từ 74108 ngày, Salmonella từ 36 tháng, Leptospira 35 tháng, virus FMD tồn tại trong nƣớc thải 23 tháng…Trứng giun sán trong nƣớc thải với những loại điển hình là Fasiolahepatica, Fasiolagigantiac, fasiolosis buski, Ascasis suum, Oesophagostomum và Trichocephalus dentatus…có thể phát triển đến giai đoạn gâu nhiễm sau 628 ngày ở nhiệt độ và khí hậu nƣớc ta có thể tồn đƣợc 25 tháng. Nhiều loại mầm bệnh có thể xâm nhập vào mạch nƣớc ngầm nhƣ : B.anthracis, Salmonella,E.coli…  Khí thải Chất thải khí: Chăn nuôi phát thải nhiều loại khí thải (CO2, NH3, CH4 H2S,… thuộc các loại khí nhà kính chính) do hoạt động hô hấp, tiêu hóa của vật nuôi, do ủ phân, chế biến thức ăn,…ƣớc khoảng vài trăm triệu tấn/năm. Theo Delgado (1999), 16% lƣợng CH4 sản xuất hàng năm trên thế giới từ hoạt động chăn nuôi. 2.1.4 Tình hình quản lý chất thải chăn nuôi lợn tại địa phương  Chất thải rắn Công tác quản lý chất thải rắn trong chăn nuôi lợn đang gặp nhiều khó khăn, việc sử dụng phân lợn trong nông nghiệp vẫn còn bị hạn chế do phân lợn không giống phân bò, trâu hay gia cầm khác. Phân lợn ƣớt và hôi thối nên khó thu gom và vận chuyển, phân lợn là phân “nóng” khó sử dụng, hiệu quả không cao và có thể làm chết hoặc mất năng suất.Theo điều tra cho thấy tình hình quản lý chất thải chăn nuôi trên địa bàn xã nhƣ sau: phần lớn các hộ dân 11 sử dụng phân để bón cho lúa, một số hộ lắp đặt hầm Biogas thì sủ dụng phân cho hầm Biogas. Chất thải rắn bao gồm chủ yếu là phân, chất độn chuồng, thức ăn thừa và đôi khi là xác gia súc, gia cầm chết. Những hộ chăn nuôi lợn với số lƣợng lớn mà không xây dựng hầm ủ Biogas thì khi lƣợng phân lợn thải quá nhiều mà sử dụng bón ruộng không hết thì gây ra tình trạng ứ đọng phân, cùng với việc che chắn không hợp lý làm gia tăng sự phát triển của ruồi nhặng, các loại VSV có hại cho sức khỏe vật nuôi và con ngƣời. Đối với những hộ nuôi lợn trên sàn bê tông phía dƣới là hầm thu gom thì không thu đƣợc chất thải rắn. Toàn bộ chất thải bao gồm phân, nƣớc tiểu, nƣớc rủa chuồng đƣợc hòa lẫn và dẫn về bể Biogas.  Chất thải lỏng Đây là loại chất thải ít đƣợc sử dụng và khó quản lý do: - Lƣợng nƣớc thải lớn, lƣợng nƣớc sử dụng cho nhu cầu uống, rửa chuồng và tắm cho lợn là 30-50 lít nƣớc /1 con/ngày. - Nƣớc thải có mùi hôi thối, khó vận chuyển đi xa để sử dụng cho các mục đích nông nghiệp và nuôi trồng thủy sản. - Lƣợng nƣớc thải quá lớn, không thể sử dụng hết cho diện tích đất canh tác xung quanh. - Nƣớc thải của các hộ gia đình chăn nuôi lợn bao gồm nƣớc tiểu, rửa chuồng, máng ăn, máng uống và nƣớc tắm cho lợn. Nhìn chung, việc quản lý chất thải chăn nuôi lợn đang gặp nhiều khó khăn. Nhu cầu sử dụng chất thải chăn nuôi lợn trong nông nghiệp còn rất thấp. Vì vậy, cần có nhiều biện pháp tích cực kết hợp để giải quyết vấn đề quản lý và khắc phục sự ô nhiễm môi trƣờng do một lƣợng chất thải chăn nuôi gây ra.