Tài liệu Nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi sau bể biogas bằng thực vật thủy sinh tại phường hương sơn, thành phố thái nguyên

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM -------------------------------------------- ĐÀO THỊ HUYỀN TRANG NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƢỚC THẢI CHĂN NUÔI SAU BỂ BIOGAS BẰNG THỰC VẬT THỦY SINH TẠI PHƯỜNG HƯƠNG SƠN, THÀNH PHỐ THÁI NGUYÊN LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG Thái Nguyên - 2016 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM -------------------------------------------- ĐÀO THỊ HUYỀN TRANG NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƢỚC THẢI CHĂN NUÔI SAU BỂ BIOGAS BẰNG THỰC VẬT THỦY SINH TẠI PHƯỜNG HƯƠNG SƠN, THÀNH PHỐ THÁI NGUYÊN Chuyên ngành: Khoa học môi trƣờng Mã số ngành: 60 44 03 01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS. Trần Thị Phả Thái Nguyên - 2016 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chƣa đƣợc sử dụng để bảo vệ một đề tài nào. Tôi xin cam đoan các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đã đƣợc chỉ rõ nguồn gốc./. Tác giả luận văn Đào Thị Huyền Trang ii LỜI CẢM ƠN Thực hiện phƣơng châm “Học đi đôi với hành” mỗi sinh viên cần trang bị cho mình những kiến thức cần thiết về lý luận cũng nhƣ thực tiễn để có thể vận dụng trong công việc. Thực tập tốt nghiệp cao học là giai đoạn cần thiết đối với mỗi sinh viên, quá trình thực tập tốt nghiệp nhằm vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, qua đó mỗi sinh viên ra trƣờng sẽ đƣợc hoàn thiện hơn về kiến thức lý luận, phƣơng pháp làm việc, cũng nhƣ nâng cao năng lực trong công tác. Xuất phát từ yêu cầu về đào tạo và thực tiễn, đƣợc sự đồng ý của Ban giám hiệu trƣờng Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, khoa sau đại học và cô giáo hƣớng dẫn T.S. Trần Thị Phả, em tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi sau bể Biogas bằng thực vật thủy sinh tại phường Hương Sơn, thành phố Thái Nguyên”. Để hoàn thành đƣợc đề tài, em đã nhận đƣợc sự hƣớng dẫn tận tình của cô giáo T.S. Trần Thị Phả, sự giúp đỡ của UBND phƣờng Hƣơng Sơn. Nhân dịp này, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến cô giáo hƣớng dẫn đề tài T.S. Trần Thị Phả, cùng toàn thể các thầy cô, cán bộ khoa sau đại học, trƣờng Đại học Nông Lâm - Đại học Thái Nguyên. Em xin chân thành cảm ơn UBND phƣờng Hƣơng Sơn; bạn bè và những ngƣời thân trong gia đình đã động viên khuyến khích, giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập cũng nhƣ hoàn thành đề tài này. Trong quá trình thực hiện đề tài, mặc dù đã có nhiều cố gắng nhƣng do thời gian và năng lực bản thân còn hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót. Kính mong nhận đƣợc những ý kiến đóng góp của quý thầy cô và các bạn để đề tài của em đƣợc hoàn thiện hơn. Em xin trân trọng cảm ơn! Thái Nguyên, ngày 12 tháng 9 năm 2016 Tác giả Đào Thị Huyền Trang iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .......................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ................................................................................................ ii MỤC LỤC ...................................................................................................... iii DANH MỤC TỪ, CỤM TỪ VIẾT TẮT ....................................................... vi DANH MỤC CÁC BẢNG............................................................................. vii DANH MỤC CÁC HÌNH .............................................................................. viii MỞ ĐẦU ........................................................................................................ 1 1. Đặt vấn đề.................................................................................................... 1 2. Mục tiêu nghiên cứu .................................................................................... 2 2.1. Mục tiêu chung ......................................................................................... 2 2.2. Mục tiêu cụ thể ......................................................................................... 2 3. Yêu cầu của đề tài ....................................................................................... 3 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn..................................................................... 3 4.1. Ý nghĩa khoa học ..................................................................................... 3 4.2. Ý nghĩa thực tiễn ...................................................................................... 3 Chƣơng 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU............................... 4 1.1. Cơ sở khoa học ......................................................................................... 4 1.1.1. Khái niệm về môi trƣờng ...................................................................... 4 1.1.2. Khái niệm ô nhiễm môi trƣờng nƣớc và nƣớc thải ............................... 4 1.2. Cơ sở pháp lý ........................................................................................... 4 1.3. Cơ sở thực tiễn ......................................................................................... 6 1.3.1. Tình hình chăn nuôi ở Việt Nam........................................................... 6 1.3.1.1. Hiện trạng chăn nuôi lợn .................................................................... 6 1.3.1.2. Hiện trạng ô nhiễm do chăn nuôi và ảnh hƣởng của nƣớc thải chăn nuôi đến môi trƣờng ........................................................................................ 6 1.3.1.3. Ảnh hƣởng của ô nhiễm đến năng suất chăn nuôi ............................. 10 1.3.2. Hiện trạng quản lý chất thải chăn nuôi lợn ở Việt Nam ....................... 11 iv 1.3.2.1. Nguồn gốc phát sinh chất thải chăn nuôi ........................................... 11 1.3.2.2. Thành phần, tính chất của nƣớc thải chăn nuôi ................................. 14 1.3.3. Tổng quan tình hình nghiên cứu thuộc lĩnh vực của đề tài ở trong nƣớc và trên thế giới ................................................................................................. 15 1.3.3.1. Trong nƣớc ......................................................................................... 15 1.3.3.2. Nƣớc ngoài ......................................................................................... 18 1.4. Các phƣơng pháp sinh học trong xử lý ô nhiễm môi trƣờng ................... 20 1.4.1. Phƣơng pháp sử dụng hệ vi sinh vật ..................................................... 20 1.4.2. Phƣơng pháp sử dụng hệ động thực vật để hấp thụ các chất ô nhiễm .. 21 1.5. Tổng quan về thực vật thủy sinh .............................................................. 22 1.5.1. Các loài thực vật thủy sinh .................................................................... 22 1.5.1.1. Bèo tây................................................................................................ 24 1.5.1.2. Rau muống ......................................................................................... 25 1.5.1.3. Cây Phát Lộc (cây Phát Tài) .............................................................. 26 1.5.1.4. Cây dầu mè ......................................................................................... 26 1.5.1.5. Cây lau sậy ......................................................................................... 27 1.5.1.6. Rau ngổ .............................................................................................. 28 1.5.2. Cơ chế loại bỏ chất thải của thực vật thủy sinh trong hệ thống xử lý. . 29 Chƣơng 2: ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................................................................................... 30 2.1. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu ............................................................ 30 2.1.1. Đối tƣợng .............................................................................................. 30 2.1.2. Phạm vi nghiên cứu ............................................................................... 30 2.2. Địa điểm, thời gian nghiên cứu ................................................................ 30 2.2.1. Địa điểm nghiên cứu tại Phƣờng Hƣơng Sơn, thành phố Thái Nguyên ..... 30 2.2.2. Thời gian nghiên cứu ............................................................................ 30 2.3. Nội dung nghiên cứu ................................................................................ 30 2.3.1. Tình hình chăn nuôi và mô hình sử dụng bể biogas tại phƣờng Hƣơng Sơn, thành phố Thái Nguyên. ......................................................................... 30 v 2.3.2. Đánh giá chất lƣợng nƣớc thải chăn nuôi sau bể biogas tại phƣờng Hƣơng Sơn, thành phố Thái Nguyên. ......................................................... 30 2.3.3. Nghiên cứu khả năng xử lý nƣớc thải chăn nuôi bằng thực vật thủy sinh .. 30 2.4. Phƣơng pháp nghiên cứu .......................................................................... 31 2.4.1. Phƣơng pháp thu thập số liệu thứ cấp ................................................... 31 2.4.2. Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm.............................................................. 31 2.4.3. Phƣơng pháp lấy mẫu và phân tích trong phòng thí nghiệm ................ 32 2.4.4. Phƣơng pháp xử lý số liệu..................................................................... 34 Chƣơng 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN ........................ 35 3.1. Tình hình chăn nuôi và mô hình sử dụng bể biogas tại Phƣờng Hƣơng Sơn, thành phố Thái Nguyên........................................................................... 35 3.2. Đánh giá chất lƣợng nƣớc thải chăn nuôi sau bể biogas tại phƣờng Hƣơng Sơn, thành phố Thái Nguyên........................................................................... 37 3.3. Nghiên cứu khả năng xử lý nƣớc thải chăn nuôi bằng thực vật thủy sinh ..... 40 3.3.1. Khả năng sinh trƣởng của thực vật thủy sinh trong nƣớc thải chăn nuôi sau bể biogas ................................................................................................... 40 3.3.1.1. Biến động về số lá của thực vật thủy sinh trong thí nghiệm .............. 40 3.3.1.2. Biến động về số cây của thực vật thủy sinh trong thí nghiệm ........... 42 3.3.2. Đánh giá khả năng xử lý nƣớc thải chăn nuôi sau bể biogas của thực vật thủy sinh .......................................................................................................... 43 3.3.3. Những thuận lợi và khó khăn khi xử lý nƣớc thải chăn nuôi bằng thực vật thủy sinh .................................................................................................... 55 KẾT LUẬN, KIẾN NGHỊ ............................................................................ 56 1. Kết luận ....................................................................................................... 56 2. Kiến nghị ..................................................................................................... 57 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 58 I. Tiếng Việt .................................................................................................... 58 II. Tiếng Anh ................................................................................................... 59 PHỤ LỤC vi DANH MỤC TỪ, CỤM TỪ VIẾT TẮT Viết tắt Nghĩa của cụm từ BNN & PTNT : Bộ Nông Nghiệp và Phát triển nông thôn BỘ TN & MT : Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng BOD : Nhu cầu oxy sinh hoá BOD5 : Nhu cầu oxy sinh hoá trong 5 ngày BVMT : Bảo vệ môi trƣờng COD : Nhu cầu oxy hoá học CHXHCNVN : Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam DO : Hàm lƣợng oxy hòa tan NĐ-CP : Nghị định Chính phủ QCVN : Quy chuẩn Việt Nam TCVN : Tiêu chuẩn Việt nam UBND : Uỷ ban nhân dân VSV : Vi sinh vật WHO : Tổ chức y tế Thế giới vii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.1. Các bệnh điển hình liên quan đến chất thải chăn nuôi ................... 10 Bảng 1.2. Khối lƣợng phân và nƣớc tiểu của gia súc thải ra trong 1 ngày đêm ... 12 Bảng 1.3. Thành phần (%) của phân gia súc gia cầm ..................................... 13 Bảng 1.4. Thành phần và tính chất nƣớc thải chăn nuôi lợn .......................... 15 Bảng 1.5. Một số thực vật thủy sinh tiêu biểu ................................................ 23 Bảng 1.6. Nhiệm vụ của thủy sinh thực vật trong các hệ thống xử lý ............ 24 Bảng 1.7. Cơ chế loại bỏ các chất ô nhiễm trong quá trình xử lý ................... 29 Bảng 2.1. Vị trí lấy mẫu nƣớc thải chăn nuôi sau bể biogas tại tổ 52, phƣờng Hƣơng Sơn, thành phố Thái Nguyên ............................................... 32 Bảng 2.2. Các phƣơng pháp bảo quản mẫu trƣớc khi phân tích ..................... 33 Bảng 3.1. Tổng hợp kết quả điều tra ý kiến ngƣời dân về mức độ ô nhiễm nguồn nƣớc ...................................................................................... 35 Bảng 3.2. Số hộ gia đình chăn nuôi trên địa bàn phƣờng Hƣơng Sơn ........... 36 Bảng 3.3. Các nguồn tiếp nhận và hệ thống xử lý nƣớc thải chăn nuôi ......... 36 Bảng 3.4. Kết quả phân tích hàm lƣợng một số chất có trong nƣớc thải chăn nuôi sau bể biogas tại 3 hộ gia đình thuộc tổ 52, phƣờng Hƣơng Sơn, thành phố Thái Nguyên ........................................................... 38 Bảng 3.5. Biến động số lá của thực vật thủy sinh trong thí nghiệm ............... 40 Bảng 3.6. Biến động số cây của thực vật thủy sinh trong thí nghiệm ............ 42 Bảng 3.7. Khả năng xử lý 1 số chỉ tiêu ô nhiễm nƣớc của thực vật thủy sinh sau 2 và 4 tuần ................................................................................. 44 viii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1. Cây bèo tây ...................................................................................... 24 Hình 1.2. Cây rau muống ................................................................................ 25 Hình 1.3. Cây dầu mè ...................................................................................... 27 Hình 1.4. Cây lau sậy ...................................................................................... 28 Hình 1.5. Cây rau ngổ ..................................................................................... 29 Hình 3.1. Biểu đồ tỷ lệ các nguồn tiếp nhận và hệ thống xử lý nƣớc thải trong chăn nuôi .......................................................................................... 37 Hình 3.2. Chất lƣợng nƣớc thải chăn nuôi sau bể biogas của 3 hộ gia đình... 38 Hình 3.3. Sự tăng trƣởng về số lá của thực vật thủy sinh sau 2 và 4 tuần thí nghiệm ........................................................................................ 41 Hình 3.4. Sự tăng trƣởng về số cây của thực vật thủy sinh sau 2 và 4 tuần thí nghiệm ........................................................................................ 42 Hình 3.5. Biểu đồ thể hiện hiệu suất xử lý các chỉ tiêu của thực vật thủy sinh sau 2 tuần thí nghiệm ....................................................................... 45 Hình 3.6. Biểu đồ thể hiện hiệu suất xử lý các chỉ tiêu của thực vật thủy sinh sau 4 tuần thí nghiệm ....................................................................... 45 Hình 3.7. Biểu đồ theo dõi khả năng xử lý DO của thực vật thủy sinh sau 2 và 4 tuần thí nghiệm ............................................................................. 47 Hình 3.8. Biểu đồ theo dõi khả năng xử lý COD của thực vật thủy sinh sau 2 và 4 tuần thí nghiệm ........................................................................ 48 Hình 3.9. Biểu đồ thể hiện hiệu quả xử lý BOD5 của các loại thực vật thủy sinh sau 2 tuần và sau 4 tuần ........................................................... 49 Hình 3.10. Biểu đồ thể hiện hiệu quả xử lý TSS của các loại thực vật thủy sinh sau 2 tuần và sau 4 tuần ........................................................... 51 Hình 3.11. Biểu đồ thể hiện hiệu quả xử lý Cl- của các loại thực vật thủy sinh sau 2 tuần và sau 4 tuần ................................................................... 52 Hình 3.12. Biểu đồ thể hiện hiệu quả xử lý NO3- của các loại thực vật thủy sinh sau 2 tuần và sau 4 tuần ........................................................... 53 Hình 3.13. Biểu đồ thể hiện hiệu quả xử lý P tổng của các loại thực vật thủy sinh sau 2 tuần và sau 4 tuần ........................................................... 54 1 MỞ ĐẦU 1. Đặt vấn đề Chăn nuôi là một lĩnh vực quan trọng trong nền nông nghiệp, nó không những đáp ứng nhu cầu thực phẩm cho tiêu dùng hàng ngày của mọi ngƣời dân trong xã hội mà còn là nguồn thu nhập của hàng triệu ngƣời dân hiện nay. Chăn nuôi lợn không chỉ cung cấp phần lớn thịt mà còn là nguồn cung cấp phân hữu cơ cho cây trồng, tận dụng thức ăn và thu hút lao động dƣ thừa trong nông nghiệp. Trong những năm gần đây đời sống của nhân dân ta không ngừng đƣợc cải thiện và nâng cao, nhu cầu tiêu thụ thịt trong đó chủ yếu là thịt lợn ngày một tăng cả về số lƣợng và chất lƣợng đã thúc đẩy ngành chăn nuôi lợn bƣớc sang bƣớc phát triển mới. Tuy nhiên, việc phát triển các trang trại chăn nuôi với quy mô ngày càng tăng kéo theo những vấn đề ô nhiễm môi trƣờng nghiêm trọng, trong đó phân và nƣớc thải từ các trang trại chính là nguồn gây ô nhiễm lớn, ảnh hƣởng tới sức khỏe của ngƣời và vật nuôi nếu nhƣ không có biện pháp xử lý. Chất thải từ chăn nuôi do không đƣợc xử lý hay xử lý không triệt để đã làm ô nhiễm môi trƣờng không khí, đất và nguồn nƣớc. Từ nguồn ô nhiễm này đã ảnh hƣởng xấu đến sức khỏe con ngƣời gây nên các bệnh về đƣờng hô hấp và đƣờng tiêu hoá, bệnh về da, ngứa mắt, viêm gan, ảnh hƣởng đến sức khoẻ, đời sống của con ngƣời. Không chỉ làm ô nhiễm môi trƣờng xung quanh, chất thải của vật nuôi không đƣợc xử lý còn đe dọa sự phát triển bền vững và ổn định của chính những trang trại này. Ở các nƣớc có nền chăn nuôi công nghiệp phát triển mạnh nhƣ Hà Lan, Anh, Mỹ, Hàn Quốc thì đây là một trong những nguồn gây ô nhiễm lớn nhất. Ở Việt Nam, khía cạnh môi trƣờng của ngành chăn nuôi chỉ đƣợc quan tâm trong vài năm trở lại đây khi tốc độ phát triển chăn nuôi ngày càng tăng, lƣợng chất thải do chăn nuôi đƣa vào môi trƣờng ngày càng nhiều. Theo báo cáo tổng kết của Viện chăn nuôi [17], hầu hết các hộ chăn nuôi đều 2 để nƣớc thải chảy tự do ra môi trƣờng xung quanh gây mùi hôi thối nồng nặc, đặc biệt là vào những ngày oi bức; Nồng độ khí H2S và NH3 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. Đến nay phần lớn trang trại chăn nuôi lợn đã có hệ thống xử lý nƣớc thải đơn giản (hầm biogas) nhƣng hầu hết đều không đạt tiêu chuẩn thải. Tùy thuộc vào loại hình chăn nuôi mà số lƣợng và đặc tính các chất thải có khác nhau, loại hình trang trại gây ô nhiễm lớn nhất đƣợc đánh giá là các trang trại chăn nuôi lợn do sử dụng nƣớc thƣờng xuyên để vệ sinh chuồng trại, trung bình là từ 8 - 10 m3/ngày/trang trại 2000 con. Nƣớc thải có hàm lƣợng chất hữu cơ cao, giàu nitơ (COD = 600 -1700 mg/l, BOD5 = 500-1500 mg/l) và có chứa lƣợng vi khuẩn gây bệnh lớn nhƣ E.coli từ 4.10 3 - 5.105 MPN/100ml. Bên cạnh đó, lƣợng chất thải rắn phát sinh trong chăn nuôi cũng rất lớn, trung bình từ 5-18 tấn/năm tùy thuộc vào từng loại hình chăn nuôi, chủ yếu là phân vật nuôi và chất độn. Việc lựa chọn công nghệ xử lý nƣớc thải hậu biogas chi phí thấp phù hợp với điều kiện nông thôn là rất cần thiết. Đó chính là lý do tôi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi sau bể biogas bằng thực vật thủy sinh tại phường Hương Sơn, thành phố Thái Nguyên” nhằm đảm bảo nƣớc thải sau xử lý đạt quy chuẩn nƣớc thải Việt Nam, góp phần giảm thiểu ô nhiễm môi trƣờng xung quanh. 2. Mục tiêu nghiên cứu 2.1. Mục tiêu chung Ứng dụng xử lý nƣớc thải chăn nuôi bằng thủy sinh vật nhằm nâng cao hiệu quả xử lý nƣớc thải bằng công nghệ rẻ tiền, có chi phí thấp, phù hợp với điều kiện Việt Nam, đảm bảo giảm thiểu ô nhiễm môi trƣờng và cho phép tái sử dụng nƣớc thải sau xử lý trong nông nghiệp. 2.2. Mục tiêu cụ thể - Đánh giá chất lƣợng nƣớc thải chăn nuôi sau bể biogas 3 - Ứng dụng thực vật thủy sinh để xử lý nƣớc thải chăn nuôi. - Đánh giá đƣợc khả năng sinh trƣởng của thực vật thủy sinh trong nƣớc thải chăn nuôi sau bể biogas. - Đánh giá đƣợc hiệu quả xử lý nƣớc thải của thực vật thủy sinh. - Xác định ngƣỡng nồng độ thích hợp của các cây trồng tham gia thí nghiệm. 3. Yêu cầu của đề tài - Nắm chắc phƣơng pháp lấy mẫu nƣớc thải. - Nắm chắc quy trình làm thí nghiệm với thực vật thủy sinh. - Nắm chắc phƣơng pháp phân tích số liệu để đánh giá khả năng xử lý nƣớc thải chăn nuôi sau bể biogas của thực vật thủy sinh thông qua khả năng xử lý nƣớc thải sau 2 tuần và 4 tuần của các chỉ tiêu: PH, DO, COD, BOD5, TSS, Cl-, NO3-, Tổng P. 4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn 4.1. Ý nghĩa khoa học Kết quả nghiên cứu sẽ xác định đƣợc khả năng xử lý nƣớc thải chăn nuôi của một số thực vật thủy sinh tham gia thí nghiệm. 4.2. Ý nghĩa thực tiễn Ngăn ngừa nguy cơ ô nhiễm nguồn nƣớc ngầm, nƣớc mặt từ chăn nuôi, giúp cho chăn nuôi ngày càng phát triển hơn. Đây là một giải pháp công nghệ xử lý nƣớc thải trong điều kiện tự nhiên, thân thiện với môi trƣờng, đạt hiệu suất cao, chi phí thấp và ổn định, đồng thời góp phần đảm bảo giảm thiểu ô nhiễm môi trƣờng và cho phép tái sử dụng nƣớc thải sau xử lý trong nông nghiệp. 4 Chƣơng 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 1.1. Cơ sở khoa học 1.1.1. Khái niệm về môi trường Theo Khoản 1 Điều 3 luật Bảo vệ Môi trƣờng Việt Nam năm 2005, môi trƣờng đƣợc định nghĩa nhƣ sau: " Môi trƣờng bao gồm các yếu tố tự nhiên và vật chất nhân tạo bao quanh con ngƣời, có ảnh hƣởng tới đời sống sản xuất, sự tồn tại, phát triển của con ngƣời và sinh vật".[5] 1.1.2. Khái niệm ô nhiễm môi trường nước và nước thải - Khái niệm ô nhiễm môi trường nước: "Ô nhiễm nƣớc là sự thay đổi theo chiều xấu đi và các tính chất vật lýhóa học- sinh học của nƣớc, với sự xuất hiện các chất lạ ở thể lỏng, rắn làm cho nguồn nƣớc trở nên độc hại với con ngƣời và sinh vật. Làm giảm độ đa dạng sinh vật trong nƣớc. Xét về tốc độ lan truyền và quy mô ảnh hƣởng thì ô nhiễm nƣớc là vấn đề đáng lo ngại hơn ô nhiễm đất".[5] - Khái niệm về nƣớc thải: Theo tiêu chuẩn Việt Nam 5980-1995 và ISO 6107/1-1980: Nƣớc thải là nƣớc đƣợc thải ra sau khi đã sử dụng hoặc đƣợc tạo ra qua một quá trình công nghệ và không còn giá trị trực tiếp đối với quá trình đó. 1.2. Cơ sở pháp lý Công tác quản lý nhà nƣớc về môi trƣờng phải đƣợc dựa trên các văn bản pháp luật, pháp quy của các cơ quan quản lý nhà nƣớc. Từ năm 1993 đến nay đã có các văn bản hành chính sau trong lĩnh vực quản lý nhà nƣớc về môi trƣờng (BVMT): - Thông tƣ liên tịch số 69/2000/TTLT- BNN - TCTK ngày 26/3/2000 của Bộ Nông Nghiệp và Tổng Cục Thống Kê. Quy định về chỉ tiêu đánh giá qui mô một số trạng thái chăn nuôi. 5 - Nghị định 25/2013/NĐ-CP ngày 29 tháng 3 năm 2013 của Chính phủ và các Thông tƣ hƣớng dẫn về thu phí bảo vệ môi trƣờng đối với nƣớc thải. - Nghị quyết số 41/NQ - TW của Bộ Chính trị về Bảo vệ Môi trƣờng trong thời kì đẩy mạnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa đất nƣớc. - Luật Bảo vệ Môi trƣờng số 55/2014/QH13;do Quốc hội nƣớc CHXHCN Việt Nam thông qua ngày ngày 01/1/2015. - Luật Tài nguyên nƣớc số 17/2012/QH 13 do Quốc hội nƣớc CHXHCN Việt Nam thông qua ngày ngày 21/6/2012. - Nghị định 19/2015/NĐ - CP ngày 14/2/2015 của Chính phủ quy định chi tiết và hƣớng dẫn thi hành một số điều của Luật Bảo vệ môi trƣờng. - Nghị định số 117/2009/NĐ-CP ngày 31/12/2009 của Chính phủ về xử lý vi phạm pháp luật trong lĩnh vực bảo vệ môi trƣờng. - Nghị quyết liên tịch số 01/2005 NQLT - HPN - BTNMT ngày 07/01/2005 về việc phối hợp hành động bảo vệ môi trƣờng phục vụ phát triển bền vững. - Nghị định số 179/2013/NĐ-CP ngày 14/11/2013 của Chính phủ quy định về xử phạt vi phạm hành chính trong lĩnh vực bảo vệ môi trƣờng. - Nghị định số 80/2014/NĐ-CP về thoát nƣớc và xử lý nƣớc thải đối với các tổ chức, cá nhân và hộ gia đình trên phạm vi cả nƣớc. - Quyết định số 22/2006/QĐ - BTNMT Về việc bắt buộc áp dụng Tiêu chuẩn Việt Nam về môi trƣờng. - Thông tƣ số 07/2007/TT - BTNMT ngày 03 tháng 07 của Bộ trƣởng Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng hƣớng dẫn phân loại và quyết định danh mục cơ sở gây ô nhiễm môi trƣờng cần phải xử lý. - QCVN 08: 2015/BTNMT quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về chất lƣợng nƣớc mặt. - Quy chuẩn Việt Nam QCVN 40: 2011/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về nƣớc thải sinh hoạt. 6 - QCVN 62-MT:2016/BTNMT do Tổ soạn thảo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải chăn nuôi biên soạn, Tổng cục Môi trƣờng, Vụ Khoa học và Công nghệ, Vụ Pháp chế trình duyệt và đƣợc ban hành theo Thông tƣ số 04/2016/TT-BTNMT ngày 29 tháng 4 năm 2016 của Bộ trƣởng Bộ Tài nguyên và Môi trƣờng. 1.3. Cơ sở thực tiễn 1.3.1. Tình hình chăn nuôi ở Việt Nam 1.3.1.1. Hiện trạng chăn nuôi lợn Theo đánh giá của Tổ chức Nông Lƣơng Thế giới (FAO): Châu Á sẽ trở thành khu vực sản xuất và tiêu dùng các sản phẩm chăn nuôi lớn nhất. Chăn nuôi Việt Nam, giống nhƣ các nƣớc trong khu vực phải duy trì mức tăng trƣởng cao nhằm đáp ứng đủ nhu cầu tiêu dùng trong nƣớc và từng bƣớc hƣớng tới xuất khẩu. Trong thời gian qua, ngành chăn nuôi của nƣớc ta phát triển với tốc độ nhanh (Bình quân giai đoạn 2001-2006 đạt 8,9%).[2] Trong những năm gần đây xu hƣớng chăn nuôi nhỏ lẻ đã giảm đi đáng kể. Tỷ lệ số hộ nuôi 1 con lợn giảm đi rõ rệt. Quy mô phát triển chăn nuôi của các hộ đã lớn hơn nhƣng vẫn còn nhỏ, tính chuyên môn hoá chƣa cao. Trong xu thế chuyên môn hóa sản xuất, hình thức chăn nuôi tập trung ngày càng phổ biến ở Việt Nam cũng nhƣ các nƣớc trên thế giới. Hiện nay, số lƣợng trại chăn nuôi quy mô lớn ngày càng tăng. Các trại chăn nuôi lợn tập trung có trên 400 - 500 đầu lợn có mặt thƣờng xuyên trong chuồng nuôi. 1.3.1.2. Hiện trạng ô nhiễm do chăn nuôi và ảnh hưởng của nước thải chăn nuôi đến môi trường Trong những năm gần đây, ngành chăn nuôi lợn phát triển với tốc độ rất nhanh nhƣng chủ yếu là tự phát và chƣa đáp ứng đƣợc các tiêu chuẩn kỹ thuật về chuồng trại và kỹ thuật chăn nuôi. Do đó năng suất chăn nuôi thấp và gây ô nhiễm môi trƣờng một cách trầm trọng. Ô nhiễm môi trƣờng không những ảnh hƣởng đến sức khỏe vật nuôi, năng suất chăn nuôi mà còn ảnh 7 hƣởng rất lớn đến sức khỏe con ngƣời và môi trƣờng sống xung quanh. Mỗi năm ngành chăn nuôi gia súc gia cầm thải ra khoảng 75-85 triệu tấn phân, 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. 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 hoá, do trong chất thải chứa nhiều VSV gây bệnh, trứng giun. Ô nhiễm môi trƣờng do chăn nuôi gây nên chủ yếu từ các nguồn chất thải rắn, chất thải lỏng, bụi, tiếng ồn, xác gia súc, gia cầm chết chôn lấp, tiêu hủy không đúng kỹ thuật. Một kết quả kiểm tra mức độ nhiễm khuẩn trong chuồng nuôi gia súc cho thấy, tổng số vi khuẩn trong không khí ở chuồng nuôi cao gấp 30 - 40 lần so với không khí bên ngoài. Ô nhiễm do kim loại nặng trong chất thải chăn nuôi gây ra: Ở Việt Nam hiện nay, tổng khối lƣợng chất thải chăn nuôi bình quân khoảng 73 triệu tấn/năm, trong đó chất thải chăn nuôi lợn chiếm khoảng 24,38 triệu tấn/năm tƣơng đƣơng 33,4% (Xuân Kỳ, Xử lý ô nhiễm môi trƣờng, phát triển bền vững nông nghiệp, nông thôn. Báo Nhân Dân, 08/03/2009) [8]. Đồng (Cu) và kẽm (Zn) tồn dƣ trong chất thải chăn nuôi là hai trong nhiều yếu tố gây ô nhiễm kim loại nặng đối với đất. Việc bổ sung oxid kẽm (ZnO) với hàm lƣợng quá cao trong thức ăn cho lợn so với quy định để phòng ngừa tiêu chảy là nguyên nhân cơ bản dẫn đến tình trạng này [15]. Đối với các cơ sở chăn nuôi, các chất thải gây ô nhiễm môi trƣờng có ảnh hƣởng trực tiếp tới sức khỏe con ngƣời, làm giảm sức đề kháng vật nuôi, tăng tỷ lệ mắc bệnh, các chi phí phòng trị bệnh, giảm năng suất và hiệu quả kinh tế... Sức đề kháng của gia súc, gia cầm giảm sút sẽ là nguy cơ gây nên bùng phát dịch bệnh. Vì vậy, WHO khuyến cáo phải có các giải pháp tăng cƣờng việc làm trong sạch môi trƣờng chăn nuôi, kiểm soát, xử lý chất thải, 8 giữ vững đƣợc an toàn sinh học, tăng cƣờng sức khỏe các đàn giống. Các chất thải chăn nuôi gây ô nhiễm môi trƣờng do vi sinh vật (các mầm bệnh truyền nhiễm) là đặc biệt nguy hiểm, vì nó sẽ làm phát sinh các loại dịch bệnh nhƣ ỉa chảy, lở mồm long móng, tai xanh, cúm gia cầm H5N1... * Ô nhiễm môi trường đất Nếu trong đất chứa một lƣợng lớn nito, photpho sẽ gây hiện tƣợng phú dƣỡng hóa hay lƣợng nito thừa sẽ đƣợc chuyển hóa thành nitrat làm cho nồng độ nitorat trong đất tăng cao, sẽ gây độc cho hệ vi sinh vật đất cũng nhƣ cây trồng, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật ƣa nito, photpho phát triển, hạn chế chủng vi sinh vật khác, gây mất cân bằng hệ sinh thái đất. Bên cạnh đó trong phân tƣơi gia súc chứa nhiều vi sinh vật gây bệnh, chúng có thể tồn tại và phát triển trong đất sẽ phát tán đi khắp nơi gây nguy cơ nhiễm bệnh cho ngƣời và động vật nuôi. Photpho trong môi trƣờng đất có khả năng kết hợp với các nguyên tố Cu, Al… tạo thành các chất phức tạp, khó phân hủy, làm cho đất cằn cỗi, ảnh hƣởng tới sự phát triển của thực vật [15]. Kim loại nặng có xu hƣớng tích lũy trong đất, đặc biệt ở lớp đất gần bề mặt và gây độc hại về lâu dài. Tính độc của kim loại nặng sẽ gây nên sự sụt giảm số lƣợng và sự đa dạng của vi sinh vật đất, ảnh hƣởng lên vi sinh vật có lợi cho đất (vi sinh vật cải thiện sự hô hấp của đất, phân hủy chất hữu cơ, cố định nitơ,...). Kim loại nặng gián tiếp làm giảm sự phân hủy thuốc trừ sâu và những chất hữu cơ khác do việc tiêu diệt các loại vi khuẩn và nấm mà trong điều kiện bình thƣờng các vi sinh vật này sẽ phân giải các chất nguy hại đó (Burton and Turner, 2003). Sự dƣ thừa Zn khi Zn tích tụ quá cao trong đất cũng gây độc đối với cây trồng. Dƣ thừa Zn cũng gây ra bệnh mất diệp lục. Sự tích tụ Zn trong cây, quả nhiều cũng liên quan đến mức dƣ lƣợng Zn trong cơ thể ngƣời và góp phần tăng sự tích tụ Zn trong môi trƣờng [15]. 9 * Ô nhiễm nguồn nước Nƣớc thải chăn nuôi khi chƣa đƣợc xử lý hay đã qua xử lý nhƣng vẫn chƣa đạt yêu cầu thƣờng đƣợc thải ra các ao, hồ, sông, suối sẽ là một nguồn gây ô nhiễm hết sức nghiêm trọng. Bên cạnh đó quá trình vệ sinh rửa chuồng trại cũng thải ra môi trƣờng một lƣợng lớn nƣớc thải gây ô nhiễm nguồn nƣớc và suy giảm nguồn tài nguyên nƣớc. * Ảnh hưởng của nước thải chăn nuôi đến môi trường Nƣớc thải chăn nuôi có khả năng gây ô nhiễm môi trƣờng cao do có chứa hàm lƣợng cao các chất hữu cơ, cặn lơ lửng, N, P và VSV gây bệnh [6]. Nitơ, phốtpho trong nƣớc thải chăn nuôi cao chƣa qua xử lý chảy vào sông, hồ sẽ làm tăng hàm lƣợng chất dinh dƣỡng, gây phú dƣỡng nguồn nƣớc. - Khi xử lý nitơ trong nƣớc thải không tốt, để hợp chất nitơ đi vào trong chuỗi thức ăn hay trong nƣớc cấp có thể gây nên một số bệnh nguy hiểm. - Kháng sinh, hoóc môn tăng trọng mặc dù đƣợc trộn vào thức ăn gia súc ở liều lƣợng thấp nhƣng có thể gây ô nhiễm. - Kim loại nặng nhƣ đồng, kẽm, coban, sắt, mangan có trong thức ăn gia súc. Các động vật chỉ hấp thụ chúng rất ít, từ 5 - 15%, còn lại thải ra ngoài. Các kim loại ấy đều có hại cho sức khỏe con ngƣời khi uống phải nƣớc ô nhiễm hay ăn thịt động vật. Ô nhiễm môi trƣờng khu vực trại chăn nuôi do sự phân huỷ các chất hữu cơ có mặt trong phân và nƣớc thải của lợn. Sau khi chất thải ra khỏi cơ thể của lợn thì các chất khí đã lập tức bay lên, khí thải chăn nuôi bao gồm hỗn hợp nhiều loại khí trong đó.Việc kiểm soát chất thải chăn nuôi là một nội dung cấp bách cần đƣợc các cấp quản lý, các nhà sản xuất và cộng đồng dân cƣ bắt buộc quan tâm để: hạn chế ô nhiễm môi trƣờng, bảo vệ sức khỏe của con ngƣời, cảnh quan khu dân cƣ cũng nhƣ không kìm hãm sự phát triển của ngành. 10 1.3.1.3. Ảnh hưởng của ô nhiễm đến năng suất chăn nuôi Tình hình dịch bệnh bùng phát trên quy mô rộng ngày càng tăng, dịch bệnh có nhiều nguyên nhân và từ nhiều nguồn khác nhau: do vius, vi khuẩn, ký sinh trùng. Vì vậy để hạn chế các nguyên nhân gây bệnh trên, ô nhiễm môi trƣờng chuồng nuôi là vấn đề cấp bách cần giải quyết hiện nay. Bệnh và các loại vi khuẩn gây bệnh trên lợn: bệnh tiêu hóa do vi khuẩn E.coli gây ra ỉa chảy ở lợn con, bệnh do ký sinh trùng gây ra làm lợn chậm lớn, còi cọc... Phân và nƣớc thải không đƣợc thu gom xử lý sẽ phân hủy gây ô nhiễm môi trƣờng không khí ảnh hƣởng đến năng suất chăn nuôi, môi trƣờng chăn nuôi bao gồm các yếu tố: khí amoniac, hyđro sunfua, nhiệt độ, độ ẩm, bụi và các khí gây mùi hôi thối khác. Bảng 1.1. Các bệnh điển hình liên quan đến chất thải chăn nuôi Tên mầm bệnh Loại E. coli Gây bệnh Đƣờng ô nhiễm nđtp* vật nuôi ngƣời vi trùng nƣớc, thức ăn + + + Salmonella vi trùng nƣớc, thức ăn + + + Leptospira vi trùng nƣớc, thức ăn - + + Dịch tả lợn Virut nƣớc, thức ăn - + - ký sinh trùng nƣớc, thức ăn - + + - + + - + + Ascarissuum Bệnh ngoài da nấm, kst C. parium Kst nƣớc, thức ăn. da niêm mạc nƣớc, thức ăn (Nguồn: Viện chăn nuôi (2006)) [17] Chú thích: nđtp: ngộ độc thực phẩm Theo nghiên cứu của viện chăn nuôi [17] về ảnh hƣởng của môi trƣờng tới năng suất chăn nuôi cho thấy, nếu lợn đƣợc chăn nuôi trong một môi trƣờng không ô nhiễm có thể tăng trọng cao hơn nuôi trong môi trƣờng ô nhiễm bình quân 34g/ngày/con (tăng 7% so với chuồng nuôi bị ô nhiễm), tỷ lệ