TIỂU LUẬN MÔN HỌC: SINH THÁI ỨNG DỤNG ĐA DẠNG SINH HỌC VÀ BẢO TỒN ỨNG DỤNG HẦM BIOGAS TRONG CHĂN NUÔI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NƠNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN

TIỂU LUẬN MÔN HỌC:
SINH THÁI

NG

NG ĐA ẠNG INH HỌC VÀ ẢO TỒN

NG D NG H M IOGA TRONG CHĂN NUÔI
GVHD: PGS.TS L Qu c Tu n
HVTH: Nguyễn Hồng Duy

TP. Hồ Chí Minh tháng 9 năm 2017

i


M CL C
D NH M C

N .......................................................................................................iv

D NH M C H NH ......................................................................................................... v
1.

Mở

u ..................................................................................................................... 1

2.

Tổng quan về ch t thải trong chăn nuôi ................................................................... 4
2.1. Nguồn phát sinh ch t thải chăn nuôi .................................................................. 4
2.2. Phân loại ch t thải chăn nuôi .............................................................................. 4
2.2.1

Ch t thải rắn: ................................................................................................ 4

2.2.2

Ch t thải lỏng (nước thải) ............................................................................ 6

2.2.3

Ch t thải khí (khí ộc và mùi hơi) ............................................................... 7

2.3. Các chỉ tiêu ô nhiễm ặc trưng ........................................................................... 8
2.4. Tác ộng của ch t thải chăn nuôi ến môi trường và sức khỏe con người ...... 10

3.

2.4.1

Ơ nhiễm mơi trường nước ......................................................................... 11

2.4.2

Ơ nhiễm mơi trường khơng khí ................................................................. 13

2.4.3

Ơ nhiễm mơi trường

t ............................................................................. 16

Các biện pháp xử lý ch t thải chăn nuôi ................................................................ 17
3.1. Xử lý phân gia súc ............................................................................................ 17
3.2. Xử lý nước thải chăn nuôi ................................................................................ 19
3.2.1

Xử lý nước thải chăn nuôi trong iều kiện tự nhiên .................................. 19

3.2.2

Xử lý nước thải chăn nuôi bằng phương pháp nhân tạo ............................ 20

3.3. Xử lý mùi hôi trong chăn nuôi.......................................................................... 21
4.

Phương pháp xử lý chât thải bằng biogas .............................................................. 22

ii


4.1. Khí sinh học là gì ? ........................................................................................... 22
4.2. Thành ph n khí sinh học ................................................................................... 22
4.3. Cơ chế hình thành khí sinh học ........................................................................ 23
4.4. Các yếu t ảnh hưởng ến q trình sinh khí ................................................... 25
4.4.1

Mơi trường kỵ khí ...................................................................................... 25

4.4.2

Nhiệt ộ...................................................................................................... 25

4.4.3

Độ pH ......................................................................................................... 26

4.4.4

Thời gian lưu.............................................................................................. 26

4.4.5

Các ộc t .................................................................................................. 26

4.4.6

Đặc tính của nguyên liệu ........................................................................... 27

4.5. Các loại h m biogas .......................................................................................... 27
4.5.1

C u tạo chung của h m biogas .................................................................. 27

4.5.2

Các dạng h m khí sinh học ........................................................................ 28

4.6. Lợi ích kinh tế, xã hội mơi trường khi sử dụng biogas .................................... 32

5.

4.6.1

Lợi ích kinh tế ............................................................................................ 32

4.6.2

Góp ph n giảm thiểu ơ nhiễm mơi trường ................................................. 33

4.6.3

Lợi ích về xã hội ........................................................................................ 33

ết luận .................................................................................................................. 36

TÀI LIỆU THAM KH O.............................................................................................. 38

iii


ANH M C ẢNG
ảng 2.1 Lượng phân trung bình của gia súc/ ngày

m ................................................ 5

ảng 2.2 Thành ph n hóa học cơ bản của các loại phân gia súc, gia c m ...................... 5
ảng 2.3 hả năng gây bệnh và iều kiện b diệt của một s loại vi sinh vật .............. 10
ảng 2.4 Ch t lượng khơng khí chuồng ni của các xí nghiệp qu c doanh ............... 13
ảng 4.1 Thời gian lưu

i với ch t thải ộng vật theo Tiêu chuẩn ngành [9] ............. 26

iv


ANH M C H NH
H nh 1.1 iểu ồ cơ c u DP phân theo ngành kinh tế

u năm 2017 ................ Error!

Bookmark not defined.
H nh 1.2 iểu ồ cơ c u lao ộng phân theo ngành kinh tế

u năm 2017 .......... Error!

Bookmark not defined.
H nh 1.3 iểu ồ thể hiện s trang trại chăn nuôi giai oạn 2014 - 2016 ....................... 3
H nh 2.1 ơ ồ các con dường gây ô nhiễm của ch t thải chăn nuôi............................ 11
H nh 2.2 Các sản phẩm của quá trình phân hủy kỵ khí hỗn hợp ch t thải chăn ni ... 14
H nh 4.1 ơ ồ quá tr nh phân giải kỵ khí các ch t thải sinh học [2] ........................... 24
H nh 4.2 ơ ồ h m sinh khí loại một l n ..................................................................... 28
H nh 4.3 H m sinh khí kiểu v m c

nh...................................................................... 29

H nh 4.4 H m sinh khí c nắp ậy di ộng 1 ................................................................ 29
H nh 4.5 H m sinh khí có nắp ậy di ộng 2 ................................................................ 31
H nh 4.6 Các bộ phận ri ng biệt của bể khí sinh học composite .................................. 32
H nh 4.7 Sự di chuyển của vật ch t và năng lượng của hệ th ng vườn - ao - chuồng biogas [3] ........................................................................................................................ 36

v


1. M

u

Trong nền kinh tế Việt Nam nông nghiệp là ngành gi một vai tr quan trọng
(xem hình 1.1 và hình 1.2). Tuy nơng nghiệp khơng chiếm tỉ lệ cao chỉ ở mức 15
tổng

DP của cả nước nhưng lại giải quyết ến g n 50

tr n

việc làm Chính v vậy việc

phát triển nông nghiệp không chỉ d ng lại ở v n ề kinh tế mà c n ảnh hưởng trực tiếp
ến v n ề x hội

(Nguồn: Tổng cục th ng k
H nh 1.1 iểu ồ cơ c u DP phân theo ngành kinh tế

1

u năm 2017

16


(Nguồn: Tổng cục th ng k [15]
H nh 1.2 iểu ồ cơ c u lao ộng phân theo ngành kinh tế

u năm 2017

Cùng với nhu c u phát triển nông nghiệp th chăn nuôi c ng c nh ng bước tiến
áng kể T năm 2016 s lượng trang trại chăn nuôi tăng mạnh t 12.642 (2014) ến
20.869 (2016) .Điều này chứng tỏ chăn nuôi ang ược chú trọng và phát triển song
song với nhu c u cơng nghiệp hóa và hiện ại h a

2

t nước .


(Nguồn: Tổng cục th ng k [17]
H nh 1.3 iểu ồ thể hiện s trang trại chăn nuôi giai oạn 2014 - 2016
ong song với sự phát triển là nh ng thách thức trước v n ề ô nhiễm môi trường
mà ngành chăn nuôi tạo ra

lượng gia súc gia c m ngày càng tăng ch t thải không

ược xử lý trước khi ra ngồi mơi trường V n ề ơ nhiễm k o theo

là bùng phát

d ch bệnh không kiểm soát ược
Nhiều giải pháp

ược áp dụng ể giải quyết v n ề ô nhiễm này. Trong s

c thể kể ến phương pháp sử dụng h m ủ biogas Ngoài việc c thể tạo ra ược một
nguồn nhi n liệu phục vụ nhu c u sinh hoạt trong gia

nh phương pháp này c n thể

hiện sự t i ưu về mặt môi trường Trong quá tr nh xử lý c sự tham gia của vi sinh vậtmột mắt xích trong hệ sinh thái Điều này cho ph p

ng kín chu tr nh vật ch t – năng

lượng chuyển h a hiệu quả phân nước thải t chăn ni thành khí sinh học
Chính v vậy tơi

chọn ề tài Ứng dụng h m Biogas trong chăn nuôi”

3


2. Tổng quan về chất thải trong chăn nuôi
2.1. Nguồn phát sinh chất thải chăn nuôi
Trong quá tr nh chăn nuôi ch t thải chăn nuôi phát sinh bao gồm:
- Ch t thải do bản thân vật nuôi thải ra như: phân nước tiểu, lông, vẩy da…
- Nước t quá trình tắm rửa vật ni, vệ sinh chuồng trại, vệ sinh vật dụng trong chăn
nuôi.
- Thức ăn th a rơi v i vật dụng chăn nuôi vật phẩm thú y, vỏ bao ựng thức ăn

- Xác vật nuôi chết, ch t h u cơ tại các lị mổ.
- Khí thải t chuồng nuôi, t h chứa phân nước thải; nơi chế biến thức ăn cho vật
nuôi.
- Tiếng ồn phát sinh t chuồng nuôi gia súc, gia c m.
T t cả ch t thải chăn nuôi ảnh hưởng ến sức khỏe của vật ni và con người. Vì
vậy, c n biết rõ thành ph n, tính ch t của ch t thải ể c phương hướng giải quyết,
quản lý phù hợp nhằm giảm thiểu ô nhiễm và tái sử dụng ch t thải.
2.2. Phân loại chất thải chăn nuôi
Ch t thải chăn nuôi bao gồm ch t thải rắn, ch t thải khí và ch t thải lỏng.
2.2.1 Chất thải rắn:
Phân: là sản phẩm th a của q trình tiêu hóa thức ăn của vật nuôi. Phân gồm
nh ng thành ph n:
 Nh ng dưỡng ch t không ti u h a ược hoặc nh ng dưỡng ch t thoát khỏi sự
tiêu hóa vi sinh hay các men tiêu hóa (protein khơng tiêu h a ược … axit amin
thốt khỏi sự h p thu ( ược thải qua nước tiểu: axit uric ở gia c m, urê ở gia súc),
các khoáng ch t dư th a cơ thể không sử dụng như P2O5, K2O CaO MgO …
 Các thức ăn bổ sung, thu c kích thích (thường chứa ồng, kẽm), các kháng sinh
hay các men.

4


 Các ch t cặn bã trong d ch ti u h a (trypsin pepsin…)
 Các mơ tróc ra t các niêm mạc của ng tiêu hóa và ch t nhờn theo phân ra
ngồi.
 Vật dính vào thức ăn: bụi tro…
 Các loại vi sinh vật b nhiễm trong thức ăn trong ruột b t ng ra ngoài.
Tùy theo loại gia súc, thức ăn

ộ tuổi, khẩu ph n ăn khác nhau mà lượng phân thải ra

c ng sẽ khác nhau về kh i lượng và thành ph n.
ảng 2.1 Lượng phân trung bình của gia súc/ ngày

m

Phân nguyên

Nước tiểu

(kg/con/ng )

(kg/con/ng )

Trâu

18 – 25

8,0 – 12,0

Bò

15 – 20

6,0 – 10,0

Ngựa

12 – 18

4.0 – 6,0

Heo < 10 kg

0,5 – 1,0

0,3 – 0,7

Heo 15 – 45 kg

1,0 – 3,0

0,7 – 2,0

Heo 45 – 100 kg

3,0 – 5,0

2,0 – 4,0

Dê

1.5 – 2,5

0,6 – 1,0

Loại gia súc

(Nguồn: Lăng Ngọc Quỳnh, 2001)[12]
Thành ph n hóa học của phân phụ thuộc nhiều vào dinh dưỡng, tình trạng sức

khỏe cách nuôi dưỡng, chuồng trại, loại gia súc, gia c m,...
ảng 2.2 Thành ph n hóa học cơ bản của các loại phân gia súc, gia c m
Phân loại

Mức

Nitơ (%)

P2O5 (%)

K2O (%)

C/N

0,358

0,205

1,600

20

gia súc, gia
c m
Trâu

T i a

5

Bị

Heo

Gà

T i Thiểu

0,246

0,115

1,129

18

Trung Bình

0,306

0,171

1,360

19

T i a

0,380

0,294

0,992

19

T i Thiểu

0,302

0,164

0,424

17

Trung Bình

0,341

0,227

0,958

18

T i a

1,200

0,900

0,600

22

T i Thiểu

0,450

0,450

0,350

20

Trung Bình

0,840

0,850

0,580

21

T i a

2,000

0,950

1,720

17

T i Thiểu

1,800

0,450

1,210

15

Trung Bình

1,900

0,850

1,421

16

(Nguồn: Nguyễn Đức Lượng & ctv, 2003)[10]
Ngoài phân, trong quá tr nh chăn nuôi c n sinh ra một lượng lớn thức ăn th a của
gia súc rơi v i vật liệu lót chuồng và xác súc vật chết nhau thai… Chúng c thành

ph n a dạng h u hết là các ch t h u cơ dễ phân hủy như cám ng c c,...
2.2.2 Chất thải lỏng (nước thải)
Nước thải t chăn nuôi bao gồm hỗn hợp nước tiểu nước rửa chuồng nước tắm
vật nuôi, kh i lượng nước thải r t lớn Nước thải chăn nuôi chứa ch t rắn lơ lửng, ch t
h u cơ nitơ photpho và các thành ph n khác

ặc biệt là vi sinh vật gây bệnh (loại vi

trùng, virut và trứng u trùng giun sán gây bệnh).
Trong thành ph n ch t rắn của nước thải thì hợp ch t h u cơ chiếm 70 - 80% gồm
các hợp ch t hydratcarbon, protit, axit amin, ch t béo và các dẫn xu t của chúng có
trong phân và thức ăn th a. H u hết các ch t h u cơ dễ b phân hủy.Các ch t vô cơ
chiếm 20 - 30% gồm cát

t, mu i, urê, omonium, mu i clorua, SO4… Các hợp ch t

trong phân và nước thải dễ dàng b phân hủy.

6


Nồng ộ ch t ô nhiễm trong nước thải phụ thuộc vào lượng thức ăn rơi v i mức
ộ thu gom phân phương thức thu gom ch t thải trong chuồng hay lượng nước sử
dụng khi vệ sinh chuồng trại hoặc tắm rửa vật ni.
2.2.3 Chất thải khí (khí ộc và mùi hơi)
Mùi hơi chuồng ni là hỗn hợp khí ược tạo ra bởi quá trình lên men phân, hủy
phân nước tiểu vật nuôi, thức ăn dư th a. Mùi hơi phát sinh nhiều hay ít phụ thuộc vào
mật ộ vật ni, mức ộ thơng thống của chuồng ni, nhiệt ộ và ộ ẩm của khơng
khí.
Thành ph n các khí phát sinh phụ thuộc vào t ng giai oạn phân hủy ch t h u cơ

tùy thành ph n của thức ăn hệ th ng vi sinh vật và tình trạng sức khỏe của vật ni.
Các khí này bao gồm: SO2, NH3, CO2, H2S, CH4… ự có mặt của các khí này là ngun
nhân chính làm ơ nhiễm khơng khí và gây ảnh hưởng ến sức khỏe con người và vật
ni.
Khí NH3 và H2

ược hình thành chủ yếu trong q trình th i r a của phân do

các vi sinh vật gây th i Ngồi ra c n ược hình thành t sự phân giải urea của nước
tiểu.
Quá trình phân giải urê của nước tiểu:
CO(NH2)2 + 2H2O
(NH4)2CO3

(NH4)2CO3 (ít bền v ng nên dễ b phân hủy tiếp)

2NH3 + CO2 + H2O

Các khí sinh ra t chăn ni ược chia thành các nhóm sau:
 Nhóm các khí kích thích: Nh ng khí này có tác dụng gây tổn thương ường hơ
h p và phổi ặc biệt là gây tổn thương ni m mạc của ường hô h p. Nh t là NH3
gây nên hiện tượng kích thích th giác, làm giảm th lực.
 Nhóm các khí gây ngạt: Các ch t khí gây ngạt ơn giản (CO2 và CH4): Nh ng
ch t khí này trơ về mặt sinh lý Đ i với thực vật, CO2 có ảnh hưởng t t tăng
cường khả năng quang hợp. Nồng ộ CH4 trong khơng khí t 45% trở nên gây

7


ngạt thở do thiếu oxy. Khi hít phải khí này có thể gặp các triệu chứng nhiễm ộc

như: co giật, ngạt, viêm phổi. Các ch t khí gây ngạt hóa học (CO): là nh ng ch t
khí gây ngạt bởi chúng liên kết với Hemoglobin của hồng c u máu làm ngăn cản
quá trình thu nhận hoặc quá trình sử dụng oxy của các mơ bào.
 Nhóm các khí gây mê: Nh ng ch t khí (Hydrocacbon) có ảnh hưởng nhỏ hoặc
không gây ảnh hưởng tới phổi nhưng khi ược h p thu vào máu thì có tác dụng
như dược phẩm gây mê.
 Nhóm các ch t khí khác: Nh ng ch t khí này bao gồm các nguyên t và ch t ộc
dạng dễ bay hơi Chúng c nhiều tác dụng ộc khác nhau khi h p phụ vào cơ thể
chẳng hạn như khí phenol ở nồng ộ c p tính.
2.3. Các chỉ tiêu ơ nhiễm ặc trưng
hi n i ến ô nhiễm môi trường do ch t thải chăn nuôi v n ề ược quan tâm
hàng

u là nguồn ch t thải bao gồm phân và nước tiểu Để ánh giá ược mức ộ ô

nhiễm của nguồn thải trong hoạt ộng chăn nuôi ta x t các chỉ tiêu ô nhiễm ặc trưng
 Chất rắn tổng cộng (Total Solid): Ch t rắn tổng cộng trong ch t thải chăn nuôi
bao gồm ch t rắn lơ lửng và ch t rắn h a tan chúng ược tạo ra do hàng loạt
nguy n nhân khác nhau lượng ch t rắn này sẽ làm ảnh hưởng tới ch t lượng nước
khi sử dụng cho sinh hoạt, sản xu t, tiêu t n nhiều hóa ch t trong q trình xử lý.
 Nitrogen tổng cộng (Total Nitrogen): Nitrogen trong nước thải bao gồm hai
dạng vô cơ và h u cơ (tồn tại ở dạng NH4+, NO2−, NO3−là các sản phẩm phân hủy
cu i cùng của các hợp ch t chứa nitơ chúng làm tăng sự phát triển của tảo, thực vật
nước.
 Phosphate tổng cộng (Total Phosphate): Trong nước thải photpho h u hết ở
dạng mu i phosphate, phosphate là chỉ tiêu giám sát mức ộ chuyển hóa ch t ơ
nhiễm các cơng trình xử lý bằng hồ sinh học, thực vật thủy sinh Phosphate thường
tồn tại ở hai dạng vô cơ và h u cơ c nhiều trong nước thải sinh hoạt nước thải

8

cơng nghiệp, nơng nghiệp… Ở nồng ộ thích hợp, phosphate sẽ ược cây trồng, tảo,
rong rêu h p thụ nhưng khi vượt quá yêu c u sẽ gây ra hiện tượng phú dưỡng hóa.
 Nhu cầu oxi sinh hóa (BOD_ Biochemical Oxyen Demand): BOD là chỉ tiêu
quan trọng xác

nh mức ộ ô nhiễm của nguồn nước thải thông qua chỉ s oxi ể

khống hóa các ch t h u cơ dễ phân hủy sinh học. Ngồi ra, BOD cịn là một trong
nh ng chỉ ti u ặc trưng ể kiểm sốt ơ nhiễm dịng chảy c ng như t chỉ s BOD
có thể ánh giá hiệu quả cơng trình xử lý qua lượng oxi do vi sinh vật phân hủy ch t
h u cơ trong nước thải.
 Nhu cầu oxi hóa học (COD_ Chemical Oxyen Demand): COD là một trong
nh ng chỉ tiêu ô nhiễm ặc trưng dùng ể kiểm tra mức ộ ô nhiễm của nguồn nước
thải nước mặt c ng như các công tr nh xử lý nước thải.Chỉ s COD càng cao chứng
tỏ các hợp ch t h u cơ trong nước thải càng lớn gây m t khả năng tự làm sạch của
nguồn nước.
 Vi sinh vật gây bệnh: Trong phân và nước thải chăn nuôi thường chứa các vi
sinh vật gây bệnh, các loại trứng giun sán, virus gây bệnh cho người và gia súc.

9


ảng 2.3 hả năng gây bệnh và iều kiện b diệt của một s loại vi sinh vật
Tên vi sinh vật

Khả năng gây bệnh

Điều kiện bị diệt

Nhiệt ộ (oC)

Thời gian (phút)

Salmonella Typhi

S t thương hàn

60

30

Salmonella Typhi A&B

Ph thương hàn

55

30

Shigella spp

Lỵ

55

60

Vibrio cholerae

Tả

55

60

Escherichia coli

Viêm dạ dày, tiêu chảy

55

60

Hepatite A

Viêm gan

55

3–5

Taenia saginata

Sán

55

3–5

Microccocus

Ung nhọt

54

10

Streptococus

Làm mủ

50

10

50

60

Ascaris lumbricoides

iun

a

Mycobacterium

Lao

60

20

Tubecudsis

Bạch h u

55

45

Diptheriac

Sởi

45

10

Corynerbacterium

Bại liệt

65

30

Giardia lamblia

Tiêu chảy

60

30

Tricluris trichiura

Giun tóc

60

30

(Nguồn: Lê Trình, 1997)[14]
2.4. Tác ộng của chất thải chăn ni ến môi trường và sức khỏe con người
Ch t thải chăn nuôi với hàm lượng các ch t ô nhiễm cao như các ch t h u cơ dễ
phân hủy sinh học, ch t dinh dưỡng như nitơ photpho các khoáng ch t … kèm theo
cịn có các vi sinh vật mang m m bệnh Lượng ch t thải này không ược xử lý hợp lý
sẽ gây tác ộng mạnh mẽ ến mơi trường nước mơi trường khơng khí mơi trường

10

t.


T

sẽ ảnh hưởng ến sức khỏe người dân s ng g n khu vực chăn nuôi người chăn

nuôi và vật nuôi ặc biệt là lan bệnh cho người và vật ni.

Ơ Nhiễm Khơng Khí
Phân Hủy

Thải

Ch t Thải

Thải

ra

Chăn Ni

ra

Ơ Nhiễm Đ t

Ô Nhiễm Nước

H nh 2.1 ơ ồ các con ường gây ơ nhiễm của ch t thải chăn ni
2.4.1 Ơ nhiễm môi trường nước
Ch t thải chăn nuôi xử lý chưa hợp lý, thải trực tiếp vào môi trường nước làm suy
giảm lượng oxy h a tan do cơ chế tự làm sạch nhờ vi sinh vật hiếu khí, các vi sinh vật
sử dụng oxy ể phân hủy các hợp ch t h u cơ t phân và ch t thải chăn nuôi Trong
ch t thải chăn nuôi hàm lượng ch t dinh dưỡng nitơ photpho cao gây hiện tượng phú
dưỡng hóa ảnh hưởngtrực tiếp ến ời s ng thủy sinh vật trong nguồn tiếp nhận Đồng
thời nước là môi trường hội

y ủ các iều kiện thuận lợi cho quá trình sinh sơi phát

triển lan truyền các vi sinh vật gây bệnh v n hiện diện trong phân vật nuôi r t nhiều.
Bên cạnh ô nhiễm nguồn nước mặt, ch t thải chăn nuôi th m xu ng

t i vào mạch

nước ng m, nh t là các giếng mạch nông g n chuồng nuôi gia súc hay g n h chứa
ch t thải khơng có hệ th ng thốt nước an tồn.
nh hưởng của một s ch t ơ nhiễm chính ến mơi trường nước như sau:


Chất hữu cơ: Trong thức ăn một s ch t chưa ược gia súc, gia c m

ồng hóa và h p thụ nên bài tiết ra ngoài theo phân nước tiểu cùng các sản phẩm trao

11


ổi ch t Đây là nh ng ch t dễ b phân huỷ sinh học, giàu nitơ, photpho và một s
thành ph n khác. Sự phân hủy các ch t này trải qua nhiều giai oạn, tạo ra các hợp ch t
như: axit amin axit b o các ch t khí gây mùi hơi khó ch u và ộc hại.
Ngồi việc gây mùi, việc phân huỷ các ch t b o trong nước c n làm thay ổi pH, gây
iều kiện b t lợi cho quá trình phân hủy sinh học các ch t ô nhiễm. Một s hợp ch t
Cacbonhydrate, ch t b o trong nước thải có phân tử lớn, không thể th m qua màng
sinh vật Để chuyển hóa các phân tử này, vi sinh vật thủy phân các hợp ch t phức tạp
thành nh ng ch t ơn giản. Q trình chuyển hóa các ch t này sẽ tạo ra các sản phẩm
trung gian tùy theo iều kiện tồn tại của O2 c trong nước: CO2, CH4, H2S, NH3… gây
ộc cho hệ sinh thái s ng dưới nước.
 Nitơ, phot pho: Khả năng h p thụ nitơ photpho của gia súc, gia c m tương

i

th p nên ph n lớn ộng vật ăn vào sẽ ược bài tiết ra ngoài n n hàm lượng của chúng
trong nước thải cao, góp ph n hình thành hiện tượng phú dưỡng hóa nguồn nước, ảnh
hưởng ến hệ sinh thái nước. Tùy theo thời gian và sự có mặt của Oxi mà Nitơ trong
nước thải tồn tại ở các dạng khác nhau: NH4+, NO2-, NO3-…
NH3 là sản phẩm của quá trình chuyển h a ure trong nước tiểu gia súc. Nồng ộ
amonia tạo ra phụ thuộc vào nồng ộ ure pH

iều kiện lưu gi ch t thải. Amonia sẽ

ược chuyển hóa nhờ vi khuẩn Nitrate hóa trong iều kiện hiếu khí sau
ược biến ổi thành Nitơ tự do qua quá trình khử Nitrate.
Enzyme ureaza

NH4++OH−+CO2NH3+H2O+CO2

(NH2)2CO2 + H2O
NH3+O2
NO3−+O2
NO3−+ N2O

Nitrosomonas bacteria
Nitơ

NO2− +2H+ +H2O
NO3−

bacteri

a

N2

12

Nitrat sẽ


Nồng ộ NO3− cao, có thể gây ộc hại cho con người. Do trong hệ tiêu hóa, ở iều kiện
thích hợp NO3− chuyển thành NO2− có thể h p thu vào máu kết hợp với hồng c u, ức
chế chức năng vận chuyển oxi của hồng c u.
 Ô nhiễm do vi sinh vật: Trong phân có chứa nhiều loại vi trùng, vius, trứng giun
sán gây bệnh như E coli gây bệnh

ường ruột; Diphyllobothrium latum, Taenia

saginata: gây bệnh giun sán; Rotavirus: gây bệnh tiêu chảy… chúng lan truyền qua
nguồn nước mặt nước ng m

t hoặc rau quả nếu sử dụng nước ơ nhiễm vi sinh ể

tưới tiêu.
2.4.2 Ơ nhiễm mơi trường khơng khí
Có r t nhiều loại khí sinh ra trong chuồng nuôi gia súc và bãi chứa ch t thải chăn
ni, do q trình phân hủy hiếu khí và k khí ch t thải chăn ni (chủ yếu là phân và
nước tiểu) và q trình hơ h p của vật nuôi. Thành ph n ch t thải chăn nuôi c thể chia
thành 3 nhóm: protein, carbonhydrate và mỡ. Quá trình phân hủy k khí ch t thải chăn
ni tạo nhiều sản phẩm trung gian và sản phẩm cu i khác nhau.
Tùy iều kiện nhiệt ộ môi trường b n ngoài phương thức thu gom lưu tr và xử

lý ch t thải mà các loại khí sinh ra ở nồng ộ khác nhau.
ảng 2.4 Ch t lượng khơng khí chuồng ni của các xí nghiệp qu c doanh

Hàm lượng chất gây ơ nhiễm (mg/m3)

Vị trí lấy mẫu
Bụi

NH3

H2 S

Khu vực văn ph ng

0,250

0.120

0,060

Khu vực chăn ni

0,300

0,640

1,100

0,300

0,076

Xí nghiệp giống cấp 1

Xí nghiệp chăn nuôi heo Phước Long
Khu vực văn ph ng

0,420

13


Khu vực chăn nuôi

0,300

3,420

3,470

Khu vực văn ph ng

0,320

0,040

0,072

Khu vực chăn ni

0,350

1,360

1,450

Xí nghiệp chăn ni heo 3/2

(Nguồn: Viện khoa học Miền Nam (1999), trích dẫn bởi Trần Thị Ngọc Diệu
(2001))[5]
NH3
Protein

Indole, schatole, phenole
H 2S
Axit h u cơ mạch ngắn

Cacbonhydrate

Các Axit h u cơ

Alcoho
l

Aldehdes
và Ketones

H2O, CO2 và các
hidrocacbon mạch ngắn
Aldehdes và Ketones

Alcohol
Mỡ

H2O, CO2, CH4
Acide béo
H nh 2.2 Các sản phẩm của quá trình phân hủy kỵ khí hỗn hợp ch t thải chăn ni
hí thường gặp trong chăn ni là khí CO2, CH4, H2S, NH3. Nh ng khí này tạo nên
mùi hơi th i trong h u hết khu vực chăn nuôi

ảnh hưởng r t lớn tới sinh trưởng và

kháng bệnh của ộng vật, ngồi ra cịn ảnh hưởng tới mơi trường khu vực xung quanh.


nh hưởng của một s loại khí thải chăn ni ến con người:

- Ảnh hưởng của khí NH3: ở nồng ộ cao kích thích mạnh lên niêm mạc, mặt m i
ường hô h p dễ d ứng tăng tiết d ch, hay gây phỏng do phản ứng kiềm hóa kèm theo
tỏa nhiệt, gây co thắt khí quản và gây ho Đặc biệt, nó có thể hủy hoại ường hô h p, t
phổi vào máu, lên não gây nhức

u và có thể dẫn ến hơn mê. Trong máu, NH3 b oxy

hóa tạo thành NO2 làm hồng c u trong máu chuyển ộng hỗn loạn, ức chế chức năng

14


vận chuyển oxy ến các cơ quan gây bệnh xanh xao ở trẻ nhỏ trường hợp nặng có thể

gây thiếu oxy ở não, dẫn ến nhức

u, mệt mỏi, hôn mê thậm chí có thể tử vong.

- Ảnh hưởng của khí H2S: H2S là khí khơng màu, mùi trứng th i

ược sinh ra trong

quá trình khử các Amin chứa lưu huỳnh trong thời kỳ ủ phân lưu tr và xử lý kỵ khí
ch t thải Cơ quan khứu giác của con người có thể cảm nhận H2S ở ngưỡng 0,025 ppm.
H2 là khí ộc, có thể gây chết khi tiếp xúc với một lượng nhỏ. Ngồi ra, cịn gây r i
loạn hoạt ộng một s men vận chuyển iện tử trong chuỗi hô h p mô bào gây r i loạn
hô h p mơ bào. H2S cịn chuyển hóa Hemoglobin làm ức chế khả năng vận chuyển oxy
của Hemoglobin. Tiếp xúc ở nồng ộ 500 ppm khoảng 15 – 20 phút sẽ sinh bệnh tiêu
chảy và viêm cu ng phổi.
- Ảnh hưởng của khí CH4: mêtan là sản phẩm cu i cùng của q trình phân hủy kỵ khí
các ch t h u cơ dễ phân hủy trong ch t thải chăn ni CH4 là khí khơng màu, khơng
mùi, có thể cháy. Trong khơng khí nếu nồng ộ CH4 chiếm t 45% trở lên thì sẽ gây
ngạt thở do thiếu oxy. Nếu tiếp xúc với CH4 ở nồng ộ 40000 mg/m3 sẽ dẫn ến tai
biến c p tính biểu hiện bởi các triệu chứng như tức ngực, chóng mặt, r i loạn giác
quan, tâm th n, nhức

u, buồn nôn, say sẫm…

hi hít thở CH4 với nồng ộ l n ến

60000 mg/m3 sẽ dẫn ến hiện tượng co giật, r i loạn tim và hơ h p, thậm chí gây tử
vong. Khí mêtan nếu ược thu gom có thể sử dụng vào mục ích năng lượng.
- Ảnh hưởng của bụi: Bụi trong hoạt ộng chăn nuôi c ng ảnh hưởng ến sức khỏe
con người và gia súc. Bụi bắt nguồn t thức ăn phân và các mơ biểu bì của da. Bụi

mang theo các ch t ộc, ch t lơ lửng và nhiều vi sinh vật gây bệnh
với bụi sẽ b vi m ường hô h p

hi người tiếp xúc

ặc biệt khi hít phải các bụi c kích thước < 5 µm (vì

hạt bụi nhỏ n n m i khơng lọc ược) sẽ kích thích tiết d ch và ho, r i loạn hô h p và
tổn thương ni m mạc, tạo iều kiện cho vi sinh vật gây bệnh vào cơ thể con người.

15


2.4.3 Ơ nhiễm mơi trường ất
Ch t thải chăn ni chứa lượng lớn ch t h u cơ dễ phân hủy sinh học, chủ yếu là
các ch t dinh dưỡng giàu nitơ photpho Đây là nguồn phân b n giàu dinh dưỡng nếu
b n vào

t sẽ tăng ộ phì nhi u nhưng nếu bón phân khơng hợp lý hoặc phân tươi cây

trồng khơng h p thu hết, chúng sẽ tích tụ lại làm bão hòa hay quá bão hòa ch t dinh
dưỡng trong

t, gây m t cân bằng sinh thái

t thoái h a

t Hơn n a, nitrat và

photphat dư th a sẽ chảy theo nước mặt và làm ô nhiễm các mực thủy c p.

Ngoài ra, nếu trong

t chứa một lượng lớn nitơ photpho sẽ gây hiện tượng phú

dưỡng h a hay lượng nitơ th a chuyển hóa thành nitrat làm cho nồng ộ nitrat trong
t tăng cao gây ộc cho hệ sinh vật

t c ng như cây trồng Đồng thời tạo iều kiện

thuận lợi cho vi sinh vật ưa nitơ photpho phát triển, hạn chế chủng loại vi sinh vật
khác, gây m t cân bằng hệ sinh thái
hợp với các ngun t Ca Cu
cho

t. Photpho trong mơi trường

t có khả năng kết

l… thành các ch t phức tạp, khó có thể phân giải, làm

t cằn cỗi, ảnh hưởng ến sự sinh trưởng và phát triển của thực vật.
Phân tươi gia súc chứa nhiều vi sinh vật gây bệnh, chúng có thể tồn tại và phát

triển trong

t, dùng phân tươi b n cây không úng kỹ thuật sẽ làm vi sinh vật phát tán

i khắp nơi tạo nguy cơ nhiễm bệnh cho người và vật nuôi.
Việc bổ sung ch t kích thích tăng trưởng (một s kim loại nặng) trong thành ph n
thức ăn vật nuôi, khi các ch t này ược thải ra cùng phân và nước tiểu, d n d n

t

trồng trọt ược bón loại phân này có thể dẫn tới tích tụ một lượng lớn các kim loại này
trong

t. Nếu kéo dài các kim loại sẽ tích l y làm thay ổi tính ch t hóa lý, phá hoại

kết c u

t làm

t nghèo nàn hạn chế sự phát triển của cây trồng. Mặt khác, nếu các

kim loại này ược cây trồng h p thu thì chúng có thể tích tụ trong quả thân lá… và
cu i cùng ảnh hưởng trực tiếp ến con người thông qua ường ăn u ng.
Ch t thải chăn nuôi thải trực tiếp ra
nước chảy tràn th m qua

t, các ch t h u cơ kim loại… theo mưa

t vào mạch nước ng m, làm ô nhiễm mạch nước ng m.

16


3. Các biện pháp xử lý chất thải chăn ni
Có nhiều biện pháp ể xử lý ch t thải chăn nuôi ở Việt Nam và các nước như: Xử
lý ch t thải chăn nuôi theo phương pháp thông thường, thực hiện các biện pháp cơ học
(quét, h t, thu dọn ể nơi chứa,...); các biện pháp hóa học (sử dụng các hóa ch t làm

bán mùi,..); biện pháp sinh học (sử dụng các vi sinh vật h u ích ể xử lý,...).
Trong nh ng năm g n ây nhà nước ta có nhiều chính sách hỗ trợ ể cải thiện
các biện pháp xử lý ch t thải chăn nuôi và

nh hướng xử lý ch t thải chăn nuôi theo

các biện pháp sinh học ể ạt hiệu quả cao, giảm thiểu ô nhiễm và mang lại lợi ích kinh
tế cho người dân.
3.1. Xử lý phân gia súc
Phương pháp sinh học trong xử lý phân gia súc là dùng các vi sinh vật ể phân
hủy ch t h u cơ c trong phân

ao gồm:

- Bón phân tươi: phương pháp này ặc biệt gây ơ nhiễm

t nước khơng khí

ồng

thời cịn tạo iều kiện cho d ch bệnh lây lan.
- Làm thức ăn:cho các sinh vật khác như cá giun

t, trùn quế.

- Ủ phân: phân ược h t lại, có thể trộn thêm một s nguyên liệu khác rồi ể phân hủy
trong một thời gian, tạo thành các ch t h u cơ ơn giản và các ch t vơ cơ thích hợp ể
bón các loại cây trồng. Hiện nay, có các cơng nghệ ủ phân như: Ủ phân truyền th ng (ủ
n ng ủ nguội ủ n ng trước và ủ nguội sau ủ với
với giun (giun ỏ giun

t men ủ với EMC ủ Compost ủ

t

 Ủ phân truyền th ng:
+ Ủ n ng: ây là phương pháp c thời gian ủ tương

i ngắn Chỉ 30-40 ngày là ủ

xong phân ủ c thể em sử dụng Ưu iểm của ủ nóng là diệt ược một s m m
bệnh, hạt cỏ dại Nhược iểm của cách ủ này là làm m t i một lượng ạm
+ Ủ nguội: thời gian ủ phải kéo dài 5-6 tháng phân ủ mới dùng ược Nhưng phân
c ch t lượng t t hơn ủ n ng Ưu iểm là ít m t ạm, ch t lượng phân t t.Tuy nhiên,

17


cỏ dại và n m bệnh không diệt ược triệt ể như ủ n ng do chưa ạt ược nhiệt ộ
trên 650C. Ủ nguội thì ít m t ạm hơn nhưng lại chậm phân hủy.
+ Ủ n ng trước nguội sau: Ủ phân theo cách này c thể rút ngắn ược thời gian so
với cách ủ nguội Nhưng thời gian ủ dài hơn cách ủ n ng
Tùy thời gian c n sử dụng phân mà chọn cách ủ phù hợp ể v a ảm bảo c phân
dùng úng lúc v a ảm bảo ược ch t lượng phân
 Ủ với

t men: Gồm c 2 giai oạn: Sản xu t

t men và sau

sử dụng

t

men ể sản xu t phân ủ. Loại phân ủ này dùng bón cho các cây trồng r t t t vì có
y ủ ch t dinh dưỡng, có tỷ lệ C/N cân

i, hợp lý t 20 ến 25%.

 Ủ với EMC: Sử dụng chế phẩm sinh học EMC ể ủ phân. Chế phẩm sinh học
EMC phân giải nhanh các ch t thải h u cơ trong phân gia súc gia c m; làm m t mùi
hôi của phân rác nước thải và ức chế sinh trưởng các vi sinh vật gây th i Đồng
thời tiêu diệt một s vi sinh vật gây bệnh và chuyển hoá nhanh phân lân khó tiêu
thành dạng dễ tiêu.
 Ủ Compost: Ủ phân compost là một biện pháp kỹ thuật nhằm biến các ch t thải
h u cơ dễ phân hủy sinh học như phân người phân gia súc rơm rạ, cây cỏ, bùn,
rác… thành ch t mùn (ch t mùn này ược gọi là compost) chứa nhiều ch t vô cơ c
thể sử dụng trong nông nghiệp, thủy sản và làm giảm thiểu sự ô nhiễm môi trường.
Tuy nhiên, phân sau khi ủ vẫn tồn tại một s một s m m bệnh gây nguy hiểm cho
người sử dụng.
 Ủ với giun: Dùng giun ể ủ phân là một phương pháp ủ ược sử dụng ngay tại
nhà hoặc ủ tr n quy mô thương mại lớn. Giun c sức ti u h a lớn tác dụng phân
giải h u cơ của giun chỉ ứng sau các vi sinh vật Phân ủ bằng giun n i chung ược
coi là phương pháp sản xu t tiện lợi, t n ít thời gian hơn so với phân ủ thông
thường, tạo ra c ng c giá tr dinh dưỡng

t lớn hơn so với phân ủ hiếu khí. Tuy

nhi n phương pháp này lại gây nhiều trở ngại khi áp dụng tr n quy mô thương mại
lớn.

18


- Hầm ủ khí sinh vật (biogas): là phương pháp tận dụng khí sinh học trong q trình
phân hủy k khí ch t h u cơ c trong phân ể làm ch t

t, phân chuồng sau khi qua xử

lý biogas thích hợp dùng ể bón cho cây hoặc cho cá ăn do c hàm lượng ch t dinh
dưỡng phù hợp. Ngoài ra ph n lớn vi trùng, vi khuẩn, trứng giun sán

b tiêu diệt nên

sản phẩm phân hủy này an tồn cho cây trồng và cá ni Phương pháp sản xu t biogas
ược xem là sử dụng triệt ể sinh kh i của phân gia súc.
3.2. Xử lý nước thải chăn nuôi
Nước thải chăn nuôi là hỗn hợp phân nước tiểu nước rửa chuồng trại và tắm heo,
thức ăn rơi v i… c hàm lượng ô nhiễm cao, nh t thiết phải ược xử lý trước khi ược
thải ra môi trường. Việc xử lý nước thải chăn nuôi nhằm loại bớt hàm lượng ch t rắn
và khống hóa ch t h u cơ c trong nước thải.
Phương pháp xử lý sinh học: khống hóa các ch t h u cơ c trong nước thải nhờ vi
sinh vật hiếu khí hay k khí. Có thể tóm tắt xử lý sinh học gồm các biện pháp sau:
3.2.1 Xử lý nước thải chăn nuôi trong iều kiện tự nhiên
- Xử lý nước thải bằng cánh đồng lọc, cánh đồng tưới: khi lọc nước thải qua

t, các

ch t lơ lửng và keo sẽ b gi lại ở lớp trên cùng tạo ra một màng vô s vi sinh vật bao
bọc trên bề mặt các hạt

khe

t. Nh ng vi sinh vật sẽ sử dụng oxi của khơng khí qua các

t và chuyển hóa các ch t h u cơ thành các hợp ch t khoáng.

- Ao hồ sinh học: dựa vào khả năng tự làm sạch của nước, chủ yếu là vi sinh vật và các
thủy sinh khác, các ch t nhiễm bẩn b phân hủy thành các ch t khí và nước. Tùy theo
ộ sâu của ao ta có: ao kiếu khí, ao kỵ khí và ao tùy nghi.
+ Ao hiếu khí: sâu ≤ 1 m ể ánh sáng có thể chiếu xuy n ến áy ược vi sinh vật
phân hủy ch t thải tạo ra CO2 và H2O.
+ Ao tuỳ nghi:sâu 1 - 2.5 m và các quá trình sinh học diễn ra phức tạp.
+ Ao kỵ khí: sâu 2.5 - 9 m dùng ể lắng và phân hủy cặn lắng ở vùng áy ao c thể
tiếp nhận nước thải c

ộ ô nhiễm cao.

19


3.2.2 Xử lý nước thải chăn nuôi bằng phương pháp nhân tạo
- Phương pháp xử lý hiếu khí:
Quá tr nh sinh trưởng lơ lửng
+ Xử lý nước thải bằng mô hình bể aerotank (bùn hoạt tính hiếu khí): trong bể
aerotank diễn ra q trình oxi hóa các ch t h u cơ trong nước thải nhờ nh ng vi sinh
vật hiếu khí, chúng tạo thành bùn hoạt tính.
+ Xử lý nước thải bằng mương oxy h a: việc làm thoáng b sung oxy và khu y trộn
ược thực hiện bằng cách cho nước thải chảy dọc theo mương Đến cu i chiều dài
mương h u hết ch t h u cơ trong nước thải

ược các vi sinh vật khống hóa.

Q trình sinh trưởng dính bám
+ Xử lý bằng bể lọc sinh vật (biofilter): dựa trên quá trình hoạt ộng của vi sinh vật
ở màng sinh học (0.1 – 0.4 mm), oxi hóa các ch t bẩn h u cơ c trong nước. Các màng
sinh vật (chủ yếu là vi khuẩn) hiếu khí, kỵ khí và kỵ khí tùy tiện. Khi các ch t h u cơ
trong nước thải cạn kiệt, vi sinh vật ở màng sinh học sẽ chuyển sang hơ h p nội bào, và
màng tróc khỏi vật liệu lọc, lớp màng mới lại xu t hiện.
- Các phương pháp xử lý kỵ khí:
 Vi sinh vật phát triển ở trạng thái lơ lửng
+ Xử lý nước thải bằng h m ủ khí sinh vật (biogas): Q trình trải qua nhiều giai
oạn với hàng loạt phản ứng hóa học có sự tham gia của nhiều lồi vi sinh vật k khí.
Sự lên men các hợp ch t h u cơ tạo ra khí sinh vật có chứa 60-70% CH4, 30-35% CO2,
ph n còn lại là H2, N2, H2S, NH3 hơi nước.Sau quá trình lên men hàm lượng ch t h u
cơ giảm 80-85

Để h m ủ khí vận hàng t t c n ảm bảo các iều kiện t i ưu cho quá

tr nh l n men như: nhiệt ộ, xáo trộn ều, bổ sung tỉ lệ phân thích hợp

ặc biệt là iều

kiện kỵ khí t t.
+ Bể phân hủy kỵ khí tiếp xúc: ể khắc phục nhược iểm của bể phân hủy kỵ khí
ơn giản, sử dụng thêm 1 bể lắng ể tách sinh kh i của vi sinh vật và cặn h u cơ chưa

20