đánh giá thực trạng và đề xuất giải pháp sử dụng phế thải đồng ruộng nhằm bảo vệ môi trường tại huyện tân yên, tỉnh bắc giang

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

NGÔ THỊ THU HỒNG

ĐÁNH GIÁ THỰC TRẠNG VÀ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP
SỬ DỤNG PHẾ THẢI ĐỒNG RUỘNG NHẰM BẢO VỆ MÔI
TRƯỜNG TẠI HUYỆN TÂN YÊN, TỈNH BẮC GIANG

CHUYÊN NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG
MÃ SỖ: 60.44.03.01
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC
PGS.TS. NGUYỄN XUÂN THÀNH

HÀ NỘI - 2015


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan các số liệu, kết quả nghiên cứu trong luận văn là trung thực và
chưa từng được ai công bố trong bất kỳ luận văn hoặc công trình khoa học nào khác.
Tôi xin cam đoan rằng các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đã được chỉ
rõ nguồn gốc.
Tác giả luận văn

Ngô Thị Thu Hồng

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page i


LỜI CẢM ƠN
Trong suốt quá trình điều tra, nghiên cứu đề tài tôi đã nhận được sự hướng dẫn
tận tình, chu đáo của các nhà khoa học, các thầy, cô giáo và sự giúp đỡ nhiệt tình
của cơ quan, đồng nghiệp và nhân dân địa phương.
Nhân dịp này tôi xin được bày tỏ sự cảm ơn sâu sắc nhất tới thầy giáo PGS.TS
Nguyễn Xuân Thành người đã tận tình hướng dẫn, giúp đỡ tôi trong suốt quá trình
nghiên cứu thực hiện đề tài.
Tôi xin trân trọng cảm ơn sự góp ý chân thành của các thầy, cô giáo Khoa Môi
trường- Học viện nông nghiệp Việt Nam, tập thể Phòng Tài nguyên và Môi
trường huyện Tân Yên, các phòng, ban, cán bộ và nhân dân các xã, thị trấn
trong huyện Tân Yên đã tạo điều kiện giúp đỡ tôi trong quá trình nghiên cứu đề
tài và hoàn thành cuốn luận văn này.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn tới gia đình, người thân, cán bộ đồng nghiệp và
bạn bè đã tạo điều kiện về mọi mặt cho tôi trong suốt quá trình thực hiện nghiên cứu
đề tài. Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn mọi sự giúp đỡ vô cùng quý báu đó.
Tôi xin chân thành cảm ơn!
Tác giả luận văn

Ngô Thị Thu Hồng

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page ii


MỤC LỤC
Trang

Lời cam đoan ............................................................................................................ i
Lời cảm ơn .............................................................................................................. ii
Mục lục .................................................................................................................. iii
Danh mục bảng ...................................................................................................... vi
Danh mục hình ...................................................................................................... vii
MỞ ĐẦU ................................................................................................................ 1
Chương 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU ....................................... 3
1.1. Tổng quan về phế thải....................................................................................... 3
1.1.1 Khái niệm thuật ngữ về phế thải ............................................................. 3
1.1.2 Thực trạng phế thải đồng ruộng trên thế giới và Việt Nam ..................... 4
1.2. Tác động của phế thải đồng ruộng đến môi trường và sức khỏe của con người ...... 7
1.3. Tính kinh tế trong quản lý và xử lý phế thải đồng ruộng ................................... 8
1.3.1. Tính kinh tế của phế thải đồng ruộng .................................................... 8
1.3.2. Tính kinh tế trong quản lý phế thải đồng ruộng ..................................... 9
1.3.3. Tính kinh tế trong xử lý phế thải đồng ruộng ....................................... 10
1.4. Các hình thức xử lý phế thải đồng ruộng ở một số nước trong khu vực và ở
Việt Nam....................................................................................................... 10
1.4.1. Phương pháp chôn lấp ......................................................................... 12
1.4.2. Phương pháp đốt ................................................................................. 13
1.4.3. Phương pháp sinh học ......................................................................... 13
1.5. Cơ sở khoa học xử lý phế thải đồng ................................................................ 14
1.6. Một số biện pháp xử lý và tái chế phế thải đồng ruộng thành sản phẩm
dùng trong sản xuất nông nghiệp. .................................................................. 15
1.6.1. Làm nguyên liệu sản xuất phân hữu cơ sinh học ............................... 15
1.6.2. Làm nguyên liệu sản xuất khí sinh học ................................................ 17
1.6.3. Làm nguyên liệu sản xuất nấm rơm ..................................................... 19
1.6.4. Làm thức ăn cho gia súc ...................................................................... 19
1.6.5. Làm đệm lót sinh học trong chăn nuôi ................................................. 20
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page iii


Chương 2: ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI , NỘI DUNG VÀ ........................................ 23
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU .......................................................................... 23
2.1. Đối tượng nghiên cứu ..................................................................................... 23
2.2. Phạm vi nghiên cứu ........................................................................................ 23
2.3. Nội dung nghiên cứu ...................................................................................... 23
2.3.1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội của huyện Tân Yên, tỉnh Bắc
Giang. ................................................................................................. 23
2.3.2. Thực trạng sử dụng đất nông nghiệp của huyện Tân Yên, tỉnh Bắc
Giang .................................................................................................. 23
2.3.3. Thực trạng phát sinh phế thải đồng ruộng và hình thức xử lý tại 3
xã nghiên cứu huyện Tân Yên, tỉnh Bắc Giang ................................... 23
2.3.4 Dự kiến lượng phế thải đồng ruộng năm 2020 tại tại huyện Tân
Yên và 3 xã nghiên cứu. ..................................................................... 24
2.3.5. Đề xuất giải pháp quản lý, xử lý phế thải nông nghiệp nhằm giảm
thiểu ô nhiễm môi trường.................................................................... 24
Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN...................................... 27
3.1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của huyện Tân Yên, tỉnh Bắc Giang. ................ 27
3.1.1 Điều kiện tự nhiên .............................................................................. 27
3.1.2 Đặc điểm về kinh tế - xã hội ................................................................. 32
3.1.3. Các nguồn tài nguyên .......................................................................... 38
3.1.4. Thực trạng môi trường ......................................................................... 42
3.2. Hiện trạng sử dụng đất nông nghiệp của huyện Tân Yên, tỉnh Bắc Giang................ 43
3.2.1 Hiện trạng sử dụng đất nông nghiệp ..................................................... 43
3.2.2 Diện tích, năng suất, sản lượng các loại cây trồng trên địa bàn
huyện Tân Yên, tỉnh Bắc Giang. ......................................................... 44
3.3. Thực trạng phế thải đồng ruộng 3 xã nghiên cứu huyện Tân Yên, tỉnh Bắc
Giang. ........................................................................................................... 46

3.3.1. Khối lượng, thành phần phế thải đồng ruộng khu vực nghiên cứu ....... 46
3.3.2. Thực trạng quản lý và xử lý phế thải đồng ruộng ................................. 48

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page iv


3.4. Nhận thức các hộ nông dân về tầm quan trọng của công tác thu gom và xử
lý phế thải đồng ruộng ................................................................................... 52
3.4.1. Nhận thức của người trồng trọt với công tác vệ sinh môi trường đồng
ruộng................................................................................................... 52
3.4.2.Ý kiến người nông dân về công tác thu gom, xử lý phế thải đồng
ruộng .................................................................................................. 54
3.5 Dự báo số lượng tàn dư thực vật đến năm 2020 của huyện Tân Yên ................ 54
3.6. Đề xuất giải pháp xử lý phế thải nông nghiệp phù hợp với 3 xã nghiên cứu
nói riêng và của huyện Tân Yên nói chung nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi
trường. .......................................................................................................... 56
3.6.1. Cơ chế chính sách ................................................................................ 56
3.6.2. Giải pháp công nghệ xử lý phế thải nông nghiệp hữu cơ ...................... 58
3.6.3. Xử lý phế thải nông nghiệp nguy hại ................................................... 65
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ............................................................................... 68
1. Kết luận ............................................................................................................. 68
2. Kiến nghị ........................................................................................................... 69
TÀI LIỆU THAM KHẢO ..................................................................................... 71

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page v

DANH MỤC BẢNG
STT

TÊN BẢNG

TRANG

1.1

Hàm lượng xenluloza trong một số tàn dư thực vật trên đồng ruộng ............. 5

1.2

Lượng chất thải hữu cơ trên thế giới năm 2008 ........................................... 6

1.3

Tiềm năng năng lượng của một số chất thải rắn nông nghiệp điển hình ở
Việt Nam .................................................................................................... 10

1.4

Sản lượng khí sinh học sinh ra từ một số nguyên liệu hữu cơ ...................... 18

3.1

Tình hình sử dụng và phân bổ đất đai trong 3 năm 2012 - 2014 .................. 29

3.2

Khí hậu thời tiết huyện Tân Yên ................................................................. 31

3.3

Diện tích, năng suất, sản lượng một số cây trồng chính của huyện .............. 34

3.4

Số lượng, sản lượng một số vật nuôi chính của huyện ................................. 35

3.5

Hiện trạng sử dụng đất nông nghiệp huyện Tân Yên, năm 2014 .................. 43

3.6

Diện tích, năng suất, sản lượng một số cây trồng chính ............................... 44

3.7

Khối lượng, thành phần phế thải nông nghiệp tại 3 xã Lam Cốt, Song
Vân, Việt Ngọc ........................................................................................... 46

3.8

Khối lượng, thành phần phế thải nông nghiệp một số cây trồng chính
trên địa bàn toàn huyện Tân Yên ................................................................. 48

3.9

Tình hình thu gom và phân loại phế thải đồng ruộng ................................... 52

3.10 Đánh giá của người dân về công tác quản lý, tái chế phế thải đồng ruộng ... 53
3.11 Công tác tuyên truyền về quản lý, xử lý phế thải đồng ruộng tại huyện
Tân Yên ...................................................................................................... 54
3.12 Dự kiến khối lượng phế thải đồng ruộng của huyện Tân Yên đến năm
2020 ............................................................................................................ 55

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page vi


DANH MỤC HÌNH
STT

TÊN HÌNH

TRANG

1.1

Các nguồn phát sinh chất thải rắn nông nghiệp ....................................... 3

1.2

Các phương pháp xử lý chất thải hữu cơ có nguồn gốc thực vật,
động vật .................................................................................................. 12

1.3

Quy trình sản xuất phân hữu cơ sinh học từ rác thải hữu cơ của
nhà máy chế biến phế thải Việt Trì, Phú Thọ ....................................... 16

1.4

Nguyên lý công nghệ lên men metan .................................................... 19

3.1

Sơ đồ hành chính huyện Tân Yên .......................................................... 28

3.2

Các hình thức xử lý phế thải nông nghiệp hữu cơ thường áp dụng ....... 49

3.3

Cách hình thức xử lý phế thải nông nghiệp phi hữu cơ ......................... 50

3.4

Sơ đồ quy trình xử lý phế thải ................................................................ 62

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page vii

DANH MỤC VIẾT TẮT
ATTP

An toàn thực phẩm

BVTV

Bảo vệ thực vật

HCBVTV

Hóa chất bảo vệ thực vật

GDDVH

Gıa đình văn hóa

HĐND

Hội đồng nhân dân

KTXH

Kinh tế xã hội

LVH-KPVH

Làng văn hóa, khu phố văn hóa

LSVH

Lịch sử văn hóa

UBND

Ủy ban nhân dân

VHTT

Văn hóa thông tin

VK

Vi khuẩn

VSV

Vi sinh vật

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page viii


MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
Việt Nam là nước chủ yếu sản xuất nông nghiệp, không chỉ đáp ứng được nhu
cầu lương thực trong nước mà Việt Nam còn là nước xuất khẩu gạo lớn thứ 3 trên
thế giới. Với khí hậu nhiệt đới nóng và ẩm của Việt Nam đã tạo ra một nền nông
nghiệp đa dạng và phong phú. Bên cạnh mức tăng trưởng xuất khẩu nông sản rất

lớn của Việt Nam còn đọng lại vấn đề về các phế thải sau thu hoạch như: rơm , rạ,
vỏ trấu, thân cây….
Tất cả các nguồn phế thải này một phần được đốt gây ô nhiễm không khí, gây ra
hiệu ứng nhà kính, phần còn lại gây ô nhiễm môi trường đất, nước và là ổ dịch bệnh
lây lan rất nguy hiểm trên đồng ruộng, một phần được dùng vào các mục đích khác.
Mặt khác, qua hoạt động sản xuất nông nghiệp, con người đã lấy đi khỏi đất
hàng tỷ tấn vật chất mỗi năm thông qua sinh khối cây trồng. Điều này làm phá vỡ
chu trình vận chuyển vật chất trong tự nhiên, do lượng vật chất bị lấy đi thì rất lớn
nhưng lượng bổ sung thì không đáng kể. Đất dần dần mất đi khả năng sản xuất dẫn
đến thoái hoá, bạc màu. Bên cạnh đó, nền nông nghiệp thâm canh cao, nguồn phân
hữu cơ quá thiếu nên người nông dân đã phải đưa phân hoá học vào nông nghiệp để
thay thế, để đảm bảo năng suất lương thực cao. Đạt năng suất cao mà vẫn đảm bảo
sự phát triển bền vững, không gây ảnh hưởng xấu đến môi trường là mục tiêu chung
của xã hội hiện nay. Phân hữu cơ giữ vai trò không thể thiếu trong phát triển nông
nghiệp bền vững. Để bổ sung cho nguồn phân hữu cơ đang bị thiếu nghiêm trọng,
cần phải quan tâm nghiên cứu, ứng dụng công nghệ vi sinh vật vào xử lý, tái chế rác
thải, phế thải hữu cơ để sản xuất phân bón hữu cơ sinh học bón cho cây trồng, góp
phần xây dựng một nền nông nghiệp phát triển bền vững.
Tân Yên là một huyện miền núi nằm ở phía Tây Bắc tỉnh Bắc Giang, có diện
tích tự nhiên 20.660,86 ha, trong đó đất nông nghiệp là 12.718,53 ha chiếm 61,56 %
diện tích tự nhiên. Huyện Tân Yên là một vành đai quan trọng trong cung cấp lương
thực, thực phẩm và nhiều loại sản phẩm nông nghiệp khác đáp ứng nhu cầu ngày
càng tăng của thị trường tiêu dùng của một số huyện lận cận và Hà Nội. Hàng năm,
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 1


lượng phế thải do hoạt động sản xuất nông nghiệp để lại cũng khá lớn, chủ yếu là
rơm rạ và thân, lá của các loại cây trồng khác. Lượng phế thải này đa phần được

người dân đốt sau mỗi vụ thu hoạch gây lãng phí chất hữu cơ và ô nhiễm môi
trường nông thôn.
Từ thực tế đó tôi tiến hành thực hiện đề tài : “Đánh giá thực trạng và đề xuất
giải pháp sử dụng phế thải đồng ruộng nhằm bảo vệ môi trường tại huyện Tân
Yên, tỉnh Bắc Giang”
2. Mục đích nghiên cứu
- Đánh giá thực trạng quản lý, sử dụng phế thải đồng ruộng tại huyện Tân Yên
– tỉnh Bắc Giang;
- Đề xuất giải pháp quản lý và xử lý phế thải đồng ruộng nhằm giảm thiểu ô
nhiễm môi trường tại huyện Tân Yên – tỉnh Bắc Giang.
3. Yêu cầu của đề tài
Chỉ ra được thành phần, khối lượng, chủng loại phế thải đồng ruộng, và các
hình thức đang xử lý, sử dụng trên địa bàn.
Từ kết quả điều tra, nghiên dựa trên việc sử dụng phiếu điều tra nông hộ, để
chỉ ra được những mặt còn hạnchế để đưa ra được các giải pháp sử dụng phù hợp
nhất.

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 2


Chương 1 TỔNG QUAN CÁC VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Tổng quan về phế thải
1.1.1 Khái niệm thuật ngữ về phế thải
1.1.1.1. Định nghĩa
Chất thải là vật chất được thải ra từ sản xuất, kinh doanh, dịch vụ, sinh hoạt
hoặc hoạt động khác. (Nguồn: Luật Môi trường 2015)
1.1.1.2. Phế thải đồng ruộng
Phế thải đồng ruộng: là phế phẩm bỏ đi của quá trình sản xuất nông nghiệp

và tàn dư thực vật như thân, rễ, lá của cây nông sản, cây hoa màu hay cây rau...
Phế thải nông nghiệp được phân loại theo nguồn gốc phát sinh, tính nguy hại,
thành phần hóa học cũng như khả năng phân hủy sinh học.
Nguồn gốc phát sinh chất thải rắn đồng ruộng từ nhiều nguồn khác nhau và
được thể hiện qua sơ đồ sau:

Thu hoạch nông
sản (rơm, rạ, trấu,
cám, thân lõi
ngô…)

Bảo vệ TV, ĐV
(chai lọ đựng
HCBVTV…)

PHẾ THẢI ĐỒNG RUỘNG

Trồng trọt (thực
vật chết, tỉa cành,
làm cỏ…)

Quá trình bón
phân, kích thích
sinh trưởng (bao
bì chứa đựng….)

Hình 1.1. Các nguồn phát sinh chất thải rắn nông nghiệp
(Nguồn: Lê Văn Nhương và cs, 1998 )

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 3


Phế thải đồng ruộng phát sinh từ phần loại bỏ trong quá trình thu hoạch nông
sản, quá trình trồng trọt như cắt tỉa cành lá, rơm rạ, thân lõi ngô…Ngoài ra, phế thải
đồng ruộng còn được tạo ra trong quá trình bón phân, sử dụng HCBVTV như chai
lọ, túi linon... Lượng phế thải này hiện nay đa phần chưa có biện pháp thu gom xử
lý triệt để nên gây ra ô nhiễm môi trường.
Hoạt động sản xuất nông nghiệp ở các nước trên thế giới nói chung và ở Việt
Nam nói riêng hàng năm đã và đang thải ra một lượng phế thải vô cùng lớn mà
chúng ta đang để lãng phí và vẫn chưa giải quyết được vấn đề này triệt để, vì thế
phế thải nông nghiệp đang gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.
1.1.1.3.Thành phần
Theo thành phần các chất thải
Thành phần phế thải đồng ruộng bao gồm nhiều chủng loại khác nhau, phần
lớn là các thành phần có thể phân hủy sinh học như các phế phụ phẩm từ trồng trọt,
rơm rạ, thân lá cây, trấu,… và một phần là các chất thải khó phân hủy, độc hại (bao
bì đóng gói, chai lọ đựng thuốc BVTV, đựng thuốc trừ sâu, túi đựng hóa chất nông
nghiệp, phân bón).
Theo thành phần cấu tạo
Đặc điểm lớn nhất của phế thải đồng ruộng là thành phần cấu tạo của chúng
chủ yếu là các hợp chất hữu cơ cao phân tử mà trước hết là Xenluloza,
Hemixenluloza và Lignin. Các chất này chiếm tỷ lệ cao nhất, thông thường khoảng
40 - 50%, đôi khi lên đến 70 - 80% .
- Xenluloza trong phế thải đồng ruộng: Xenluloza là thành phần chủ yếu
trong tế bào thực vật, chiếm tới 50% tổng số Hydratcacbon trên trái đất. Trong vách
tế bào thực vật, Xenluloza tồn tại trong mối liên kết chặt chẽ với các polysaccarit,
Hemixenluloza, Pectin, Lignin tạo thành liên kết bền vững. Hàm lượng Xenluloza
trong các chất khác nhau là khác nhau, trong giấy là 61%, trấu là 31%.(Nguồn:

Nguyễn Xuân Nguyên, Hoàng Đại Tuấn, (2004) ).

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 4


Bảng 1.1: Hàm lượng xenluloza trong một số tàn dư thực vật trên đồng ruộng
Loại tàn dư thực vật
Bông

Rơm

Đậu tương
Mía
Ngô

Xenluloza (%)

Vỏ hạt

60,00

Sợi

91,00

Gỗ thông

41.00

Lúa mì

30,50

Lúa mạch

48,34

Lúa nước

43,00

Vỏ đậu tương

51,00

Cây

42,00

Bã

56,60

Thân ngô

36,00

(Nguồn: Nguyễn Thị Hạnh Dung, 1996 )

- Hemixenluloza trong phế thải đồng ruộng: Hemixenluloza có khối lượng
không nhỏ, chỉ đứng sau xenluloza trong tế bào thực vật, chúng được phân bố ở
vách tế bào. Hemixenluloza có bản chất là polysaccarit bao gồm khoảng 150 gốc
đường liên kết với nhau bằng cầu nối β-1,4 glucozit; β-1,6 glucozit và thường tạo
thành mạch nhánh ngắn có phân nhánh .
- Lignin trong phế thải đồng ruộng: Lignin là những hợp chất có thành phần
cấu trúc rất phức tạp, là chất cao phân tử được tạo thành do phản ứng ngưng tụ từ 3
loại rượu chủ yếu là Trans-P-cumarynic;Trans-connyferynic;Trans-cynapylic.
Lignin khác với Xenluloza và Hemixenluloza ở chỗ hàm lượng cacbon tương đối
nhiều, cấu trúc của Lignin còn có nhóm Methoxyl (-OCH3) liên kết với nhau bằng
liên kết (C-C) hay (C-O) trong đó phổ biến là liên kết aryl-glyxerin; aryl-aryl và
diaryl ete. Lignin dễ bị phân giải từng phần dưới tác dụng của Na2S2O3, H2CO3,
CaS2O,….
1.1.2 Thực trạng phế thải đồng ruộng trên thế giới và Việt Nam
1.1.2.1. Thực trạng phế thải đồng ruộng trên thế giới
Để đảm bảo vấn đề an ninh lương thực trong giai đoạn hiện nay, đòi hỏi các
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 5


quốc gia trên thế giới không ngừng mở rộng diện tích sản xuất, cũng như ứng dụng
các tiến bộ KH – KT để nhằm nâng cao năng suất, sản lượng nông sản. Đồng nghĩa
với điều này là ngành nông nghiệp cũng đã để lại một khối lượng khổng lồ các chất
thải rắn mỗi năm.
Bảng 1.2: Lượng chất thải hữu cơ trên thế giới năm 2008
Loại chất thải

Số lượng (triệu tấn/năm)

Nông nghiệp (tàn dư thực vật, phân động vật….)

1200

Bùn thải

650

Rác sinh hoạt

400

Rác vườn

690

Chất thải công nghiệp thực phẩm

420
(Nguồn: Manfred Oepen, 1999)

Từ bảng có thể cho ta thấy, khối lương phế thải hàng năm do ngành nông
nghiệp để lại là rất lớn, với khối lượng 1200 triệu tấn/năm. Trong khi đó các nguồn thải
chủ yếu khác như rác thải sinh hoạt là 400 triệu tấn/năm, rác thải vườn là 690 triệu
tấn/năm, bùn thải là 650 triệu tấn/năm, chất thải công nghiệp thực phẩm là 420 triệu
tấn/năm. Như vậy, phế thải nông nghiệp có khối lượng lớn nhất so với các nguồn thải
khác và chiếm khoảng 35,7% về tổng khối lượng. (Nguồn: Manfred Oepen, (1999) ).
Năm 2010, sản lượng lương thực trên toàn thế giới là 2,82 tỷ tấn. Tổng lượng
phế thải nông nghiệp ước tính khoảng trên 10 tỷ tấn, trong đó lúa mỳ để lại khoảng
3612 triệu tấn, ngô là 2343 triệu tấn và lúa gạo là 3858 triệu tấn. (Nguồn: Manfred

Oepen, (1999) ).
1.1.2.2. Thực trạng phế thải đồng ruộng ở Việt Nam

Nước ta là nước nông nghiệp lâu đời đi lên từ nền văn minh lúa nước.
Với khí hậu nhiệt đới gió mùa, nóng ẩm, mưa nhiều thuận lợi cho việc phát
triển đa dạng các loại cây trồng. Đồng nghĩa với nó là lượng phế thải để lại
sau mỗi vụ thu hoạch rất lớn và đa dạng. Trước đây, người dân thường tận
dụng cho đun nấu hoặc làm thức ăn gia súc. Tuy nhiên, ngày nay nông thôn
ngày càng phát triển, đời sống nâng cao, người dân xử lý chủ yếu bằng cách
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 6


bỏ ngoài đồng ruộng hoặc đốt làm ô nhiễm môi trường và lãng phí nguồn tài
nguyên.
Bảng 1.3: Uớc tính khối lượng các nguồn phế phụ phẩm nông nghiệp
chính ở Việt Nam
Diện tích gieo trồng

Khối lượng phế phụ phẩm

(triệu ha/năm)

(triệu tấn chất khô/năm)

Rơm lúa

7,5

25,0

Cây ngô

0,65

2,0

Dây lạc

0,27

0,48

Dây lang

0,26

0,24

Ngọn, lá sắn

0,23

0,29

Lá mía

0,28

0,42

Tổng cộng

--

28,4

Tên phế phụ phẩm

(Nguồn: Tổng cục thống kê, 2009)
1.2. Tác động của phế thải đồng ruộng đến môi trường và sức khỏe của con người
Theo các số liệu thống kê ở trên cho thấy lượng phế thải do hoạt động sản
xuất nông nghiệp để lại hàng năm là rất lớn. Nếu lượng phế thải này không được xử
lý, quản lý chặt chẽ thì nó cũng tồn tại một số vấn đề nảy sinh như việc ảnh hưởng
đến môi trường đất, môi trường nước, không khí và sức khỏe cộng đồng.
Tác động bất lợi từ phế thải đồng ruộng tới môi trường đất là không đáng kể vì
thành phần của chúng chủ yếu là chất hữu cơ có tác dụng tốt đối với đất và cây trồng.
Các tác động của phế thải đồng ruộng tới môi trường nước nổi cộm lên là
việc các loại chất thải nguy hại (các chai lọ có dính HCBVTV) không được thu gom
hợp lý và bị rửa trôi, xâm nhập là tác nhân gây ô nhiễm các nguồn nước mặt và
nước ngầm phục vụ sinh hoạt của người dân. Ngoài ra việc thải bỏ bừa bãi các loại
chất thải vô cơ, đặc biệt là chất thải có tính nguy hại sẽ góp phần làm thoái hóa đất,
giảm độ tơi xốp và màu mỡ của đất.
Sau khi người dân thu hoạch nông sản, lượng phế thải bị bỏ lại ruộng không
được xử lý triệt để sẽ gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 7

Nếu phế thải được đem đốt sẽ tạo ra khói bụi, vì phế thải nông nghiệp có chứa
các hợp chất hữu cơ nên đốt sẽ tạo ra khí CO2, góp phần tăng một lượng nhất định khí
gây hiệu ứng nhà kính. Khói bụi của việc đốt phế thải cũng ảnh hưởng rất lớn đến cuộc
của con người, gây bệnh về đường hô hấp, bệnh về mắt. Ngoài ra còn gây cản trở tầm
nhìn của người tham gia giao thông nếu phế thải được đốt ở gần đường, dễ gây tai nạn
cho người đi đường, gây cho con người cảm giác khó chịu vì khói, đốt phế thải còn có
thể gây hư hỏng các công trình công cộng như cầu cống, đường xá.
Thông qua những tác động trực tiếp đến môi trường, gây ảnh hưởng xấu đến
môi trường đã gây ảnh hưởng gián tiếp đến sức khỏe con người, như gây ra các
bệnh về đường hô hấp, đường tiêu hóa… Vì vậy, cũng cần có các biện pháp xử lý,
quản lý thích hợp vừa mang lại hiệu quả kinh tế, vừa giảm thiểu được các tác động
xấu đến môi trường.
1.3. Tính kinh tế trong quản lý và xử lý phế thải đồng ruộng
1.3.1. Tính kinh tế của phế thải đồng ruộng
Hiện nay, lượng chất thải rắn nông nghiệp của nước ta ước tính hàng năm
khoảng 150 triệu tấn (rơm, rạ, trấu, bã mía…). Nếu tính giá trị sử dụng năng lượng
thì nó tương đương khoảng 20 triệu tấn than cám hoặc trên 9 triệu tấn dầu thô [11].
Chính vì vậy, nếu chúng ta sớm có kế hoạch khai thác sử dụng hợp lý với các chính
sách phát triển thích hợp thì nó sẽ trở thành một nguồn năng lượng đáng kể mang
lại hiệu quả cao cả về kinh tế - xã hội lẫn môi trường bởi lẽ:
- Đây là nguồn năng lượng tái tạo, sản lượng khai thác năm sau cao hơn năm
trước (không mất đi khả năng dự trữ).
- Khi đốt trung hòa về phát thải CO2.
- Lượng phát thải SO2 coi như không có.
- Lượng NOx không đáng kể (đốt cháy ở nhiệt độ thấp).
- Nhiệt trị của một số phế thải đồng ruộng chủ yếu tương đối cao:
+ Nhiệt trị của rơm + ngọn, lá mía: 2.500 Kcal/kg
+Nhiệt trị của bã mía là: 1.850 Kcal/kg . (Nguồn: Lê Văn Nhương và cs,

(1998) ).

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 8


Tuy nhiệt trị của các phế thải đồng ruộng nói trên tương đối cao. Nhưng hiện
nay, hầu hết ở các tỉnh miền Bắc và miền Trung (trừ một vài tỉnh như Phú Yên,
Bình Định) đều sử dụng làm chất đốt cho đun nấu hộ gia đình, làm phân bón và các
biện pháp sử dụng khác,…, còn ở các tỉnh phía Nam, chỉ một phần nhỏ được sử
dụng để đốt gạch, số còn lại đến nay vẫn chưa có kế hoạch sử dụng và chủ yếu đổ ra
sông ngòi.
Phế thải đồng ruộng không chỉ đơn thuần có giá trị năng lượng cao mà còn
có giá trị vật chất rất thiết thực đối với quá trình sản xuất nông nghiệp và một số
lĩnh vực công nghiệp khác.
Trước đây, các phế thải đồng ruộng được người dân tận dụng tối đa để tái sử
dụng làm chất đốt cho gia đình (trấu, lá mía, rơm rạ,…), làm giá nấm (rơm rạ, bã
mía), làm thức ăn gia súc (thân ngô, rơm rạ), vật liệu độn chuồng (rơm, rạ).

Ngoài ra, các phế phụ phẩm nông nghiệp nếu được quan tâm quản lý
tốt thì có thể cung cấp làm nguyên liệu cho các nhà máy sản xuất giấy và gỗ
ván ép (bã mía), dùng cho sản xuất nhiệt điện,… đem lại hiệu quả kinh tế cao.
1.3.2. Tính kinh tế trong quản lý phế thải đồng ruộng
Việc đưa ra các biện pháp quản lý thích hợp đối với phế thải nông nghiệp
không chỉ mang lại ý nghĩa to lớn về môi trường mà còn tận dụng được giá trị vật
chất và năng lượng một cách hiệu quả. Các hình thức quản lý chất thải rắn nông
nghiệp có ý nghĩa lớn về môi trường, xã hội và kinh tế thông qua hình thức thu
gom, phân loại và vận chuyển; ngăn ngừa; tái sử dụng; tái chế chất thải.
Nếu như công tác thu gom, phân loại được thực hiện tốt thì phế thải đồng

ruộng có thể được tái chế, tái sử dụng làm nguyên liệu và sản xuất năng lượng:
Dùng rơm rạ để làm giá thể nuôi nấm rơm; làm vật liệu độn chuồng; xử lý rồi dùng
làm phân bón, làm thức ăn cho chăn nuôi; để sản xuất giấy và gỗ ván ép; để sản
xuất điện hoặc sản xuất khí đốt phục vụ cho sinh hoạt và cho sản xuất.

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 9


Bảng 1.3. Tiềm năng năng lượng của một số chất
thải rắn nông nghiệp điển hình ở Việt Nam
Năm
1997
2000
2005
Trấu
937
994
1307,5
Bã mía
236,33
262
322,6
Rơm rạ, thân lá thực vật, …
660,4
715,6
824,4
Tổng
1833,73

1972,2
2454,4
(Nguồn: Vụ Môi trường, Bộ Tài nguyên Môi trường, 2003)
Tiềm năng năng lượng điện
(triệu KWh)

Theo kết quả tính toán này thì lượng phế thải của ngành nông nghiệp là rất
lớn, đặc biệt là cây lúa chỉ tính riêng cho lượng rơm rạ đã lên đến 4000 – 6000 kg/ 1
tấn nông sản, chiếm 80 – 85 % về khối lượng.
1.3.3. Tính kinh tế trong xử lý phế thải đồng ruộng
Như phần trên đã trình bày, việc quản lý phế thải đồng ruộng phù hợp mang
lại lợi ích về xã hội, môi trường và kinh tế thì việc xử lý một lượng lớn phế thải
đồng ruộng thông qua chế tạo phân compost và thu hồi khí cũng mang lại những lợi
ích kinh tế vô cùng to lớn.
Việc xử lý phế thải đồng ruộng bằng phương pháp ủ phân compost cung
cấp lượng phân bón rất lớn cho trồng trọt, còn nếu được xử lý bằng phương
pháp Biogas thì có thể cung cấp một lượng khí đốt rất lớn phục vụ cho sinh
hoạt và các mục đích khác.
1.4. Các hình thức xử lý phế thải đồng ruộng ở một số nước trong khu vực và ở
Việt Nam.
Việc quản lý và xử lý chất thải hữu cơ trên thế giới mới chỉ được quan tâm
đúng mức bắt đầu từ năm 1930. Trước đó do nhiều lý do mà việc quản lý, xử lý chất
thải, phế thải còn manh mún và tự phát.
Hiện nay, trên thế giới có rất nhiều phương pháp xử lý chất thải hữu cơ có
nguồn gốc từ thực vật, động vật. Tùy theo điều kiện cụ thể mà những phương pháp

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 10

đó được thực hiện ở mỗi quốc gia là khác nhau, thậm chí tùy theo từng giai đoạn cụ
thể mà người ta áp dụng từng phương pháp thích hợp.

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 11


Phương pháp đổ
thành đống rác tự
nhiên (opendumps)
Phương pháp ủ
(composting)

Phương pháp
chôn lấp
(landfill)
Chất thải hữu cơ từ
nguồn động vật và
thực vật

Phương pháp
sản xuất biogas
Phương pháp xử lý
công nghiệp

Phương pháp
thiêu đốt
(combustion

and
incineration)

Hình 1.2: Các phương pháp xử lý chất thải hữu cơ có nguồn gốc
thực vật, động vật
(Nguồn: Nguyễn Xuân Thành và cs, 2004)
Sau đây là 3 phương pháp điển hình thường được áp dụng hiện nay nhiều
trên thế giới và Việt Nam:
1.4.1. Phương pháp chôn lấp
Chôn lấp là biện pháp lưu giữ các chất thải trong một hố đào, phía trên có
phủ một lớp đất. Sau một thời gian phế thải hữu cơ được chuyển hóa thành mùn, đất
có thể đưa vào sử dụng.
Tuy nhiên, phương pháp này theo Willison và ctv (1980) phương pháp này
có những nhược điểm:
- Đòi hỏi nhiều diện tích đất
- Làm giảm thể tích phế thải ít và thời gian xử lý lâu
- Có mùi hôi thối, sinh ra các khí độc như CH4, H2S, NH3 và nước rác rò rỉ
làm ô nhiễm môi trường xung quanh và mạch nước ngầm gây ảnh hưởng đến sức
khỏe con người, động vật và cây trồng.
- Chịu ảnh hưởng của thời tiết
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 12


1.4.2. Phương pháp đốt
Đây là biện pháp được sử dụng khá phổ biến trong xử lý phế thải nông nghiệp
hiện nay, do lượng phế thải quá nhiều và rất dễ cháy. Phương pháp này vốn được người
nông dân Nam Bộ sử dụng từ lâu để tiêu hủy lượng rơm rạ trên đồng ruộng và tro sau
quá trình cháy được xem là phân bón. Hiện tượng đốt phế thải nông nghiệp hiện ngay

trên đồng ruộng đã lan ra cả những vùng đồng bằng sông Hồng.
Ưu điểm:
- Làm nhanh nhất, đơn giản, giảm giá thành, không tốn kém công.
- Tiêu hủy mầm bệnh, không phải tuân theo quy định nghiêm ngặt.
Nhược điểm:
- Mất chất dinh dưỡng cho đất.
- Gây ô nhiễm môi trường không khí nghiêm trọng, gây hiệu ứng nhà kính.
- Ảnh hưởng đến sức khỏe con người, gây ra các bệnh về đường hô hấp.
- Gây hiện tượng khói mù cản trở tầm nhìn của người điều khiển phương tiện
giao thông.
1.4.3. Phương pháp sinh học
Hiện nay, phương pháp sinh học để xử lý phế thải là phương pháp tối ưu nhất
đang được tất cả các nước sử dụng.
Phương pháp sinh học là dùng công nghệ vi sinh vật (VSV) để phân hủy phế
thải. Muốn thực hiện được phương pháp này, điều quan trọng nhất là phải phân loại
được phế thải vì trong phế thải còn chứa nhiều phế liệu khó phân giải như: túi
polyetylen, vỏ chai lọ bằng thủy tinh và nhựa, vv…(Nguồn: Nguyễn Xuân Thành và
cs, 2010).
1.4.3.1. Phương pháp xử lý kị khí
Phương pháp ủ kị khí
Phương pháp này được sử dụng nhiều ở nông thôn nước ta, dùng để ủ phân
chuồng và phân xanh. Thân lá thực vật thường được đổ và chất phân, rác thành
đống rồi trát kín bằng bùn. Ban đầu các loài VSV hiếu khí phát triển, sau đó ít oxy
dần rồi bị chết, tiếp đó là các thể kỵ khí tùy tiện phát triển (các thể này chủ yếu
trong ủ phân rác - composting) và cuối cùng là các thể kỵ khí sinh trưởng. Trong
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 13

quá trình ủ, các thể ưa ấm phát triển sớm nhất và tỏa nhiệt làm cho nhiệt độ đống ủ
tăng cao, kế đến các thể ưa ẩm chết và thay thế bằng các thể ưa nhiệt, sau cùng là
các thể kỵ khí chịu nhiệt thấy có mặt ở đống ủ khi nhiệt độ đạt tới 70 ÷ 85oC.
Phương pháp xử lý lên men mêtan
Phương pháp này dựa trên cơ sở phân hủy yếm khí các chất hữu cơ tự nhiên
như: xenluloza, hemixenluloza, lignin, protein, tinh bột và các chất cao phân tử
khác. Quá trình này còn được gọi là quá trình lên men mêtan nhờ hoạt động của các
loài VSV yếm khí. Các loại VSV này sống hội sinh và phân hủy các hợp chất hữu
cơ trên thành khí CH4 và CO2 cùng một số khí khác với một lượng nhỏ. Trong đó,
khí CH4 chiếm tới 65%.
Ưu điểm của phương pháp này là từ phế thải thu được một loại khí có thể
cháy được cho nhiệt lượng cao và không gây ô nhiễm môi trường. Tuy nhiên,
phương pháp này cũng có nhược điểm là khó lấy chất thải sau lên men và cần vốn
đầu tư lớn.. (Nguồn: Nguyễn Xuân Thành và cs, 2010 ).
1.4.3.2. Phương pháp xử lý hiếu khí
* Phương pháp ủ phế thải thành đống ủ có đảo trộn
Phế thải được chất thành đống có chiều cao từ 1,5 - 2m đảo trộn hàng tuần.
Nhiệt độ trung bình trong quá trình ủ là 55 - 60o C, độ ẩm duy trì từ 50 - 60%, thời
gian kết thúc quy trình ủ là 4 - 5 tuần. Trong quá trình ủ, các loại nấm mốc và xạ
khuẩn chuyển hóa các chất hữu cơ thành mùn. Phương pháp này đơn giản, dễ thực
hiện nhưng mất vệ sinh và gây ô nhiễm môi trường. (Nguồn : Nguyễn Xuân Thành
và cs, (2003) ).
1.5. Cơ sở khoa học xử lý phế thải đồng ruộng
Nông nghiệp là ngành sản xuất chính của nước ta, mục đích sản xuất nông
nghiệp là tạo ra những sản phẩm có ích, ví dụ như: lúa tạo ra thóc gạo, chăn nuôi tạo
ra thịt, cá, sữa.... Nhưng bên cạnh những sản phẩm có ích đó thì lại có những sản
phẩm không có ích cũng được tạo ra như: Trồng lúa tạo ra rơm rạ, chăn nuôi tạo ra
phân. Nên từ những sản phẩm không có ích – phế thải nông nghiệp để thành những
sản phẩm có ích đó để phục vụ chính đời sống sản xuất và sinh hoạt của con người.
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 14


1.6. Một số biện pháp xử lý và tái chế phế thải đồng ruộng thành sản phẩm
dùng trong sản xuất nông nghiệp
Ngoài các ích lợi thông thường như làm chất đốt, làm thức ăn chăn
nuôi,… Thời gian gần đây, trên thế giới và Việt Nam đã có nhiều công trình
nghiên cứu và ứng dụng công nghệ vi sinh vào xử lý rác thải, phế thải nông
nghiệp để sản xuất phân bón hữu cơ và sản xuất năng lượng,… phục vụ cho sinh
hoạt và sản xuất.
1.6.1. Làm nguyên liệu sản xuất phân hữu cơ sinh học
Xu thế hiện nay là phát triển một nền nông nghiệp bền vững - nông nghiệp
hữu cơ. Nhu cầu sử dụng phân hữu cơ ngày càng nhiều, trong khi đó phân hữu
cơ từ phân gia súc, gia cầm, cây phân xanh,… ngày càng bị thiếu hụt, không thể
đáp ứng đủ cho nhu cầu thâm canh như hiện nay. Mặt khác, ở Việt Nam hiện nay
có nhiều vùng đang duy trì tập quán đốt tàn dư thực vật như rơm rạ, thân và lá
các cây ngô, đậu,… đã làm mất đi một lượng khá lớn các chất dinh dưỡng, trong
khi đó các chất hữu cơ này có thể trả lại cho đất.
Hàng năm, nước ta chỉ sản xuất được khoảng 2.669.137 tấn phân bón đáp ứng
được 8% nhu cầu về phân đạm, 65% nhu cầu về phân lân của sản xuất nông nghiệp,
phần còn lại phải nhập khẩu từ nước ngoài đặc biệt là kali phải nhập khẩu 100%. Trong
giai đoạn 2005 - 2010 dự tính hàng năm nhu cầu sản xuất cần khoảng 1.504 ngàn tấn
đạm, 813 ngàn tấn P2O5, 598 ngàn tấn K2O. Tương đương với 3.269 ngàn tấn phân ure,
5.081 ngàn tấn phân lân và 997 ngàn tấn phân kali. Nếu hàng năm ta tận dụng được
nguồn phế thải nông nghiệp sẽ giảm được 10 - 20% lượng phân khoáng và như vậy thì
chúng ta đã tiết kiệm được khoảng 110 - 221 triệu USD. [10]
Đứng trước sự thiếu hụt về phân hữu cơ, sự suy thoái của đất do việc lạm
dụng quá mức phân bón hóa học, sự ô nhiễm môi trường do rác thải phế thải gây ra.
Cùng với sự phát triển của ngành công nghệ sinh học, các nhà khoa học Việt Nam

đã và đang nghiên cứu nhằm ứng dụng công nghệ VSV để sản xuất phân hữu cơ và

Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 15


phân hữu cơ vi sinh từ nguồn rác thải, phế thải sẵn có bón cho cây trồng. Những
nghiên cứu này có ý nghĩa rất lớn về mặt kinh tế, xã hội cũng như môi trường.
Quá trình ủ sinh học tạo phân compost là một phương pháp truyền thống,
được áp dụng phổ biến và có hiệu quả ở các nước đang phát triển, trong đó có Việt
Nam. Quy trình sản xuất phân hữu cơ sinh học từ phế thải bao gồm các giai đoạn:

Rác hữu cơ

Băng chuyền phân

VSV, rỉ đường, NPK

Phối trộn

Thổi khí cưỡng bức

Ủ hiếu khí
Ủ kỵ khí
Sàng phân loại

Quạt phân loại

Trộn phụ gia (NPK)

Đóng bao

Bảo quản

Sử dụng
Hình 1.3: Quy trình sản xuất phân hữu cơ sinh học từ rác thải hữu cơ của nhà
máy chế biến phế thải Việt Trì, Phú Thọ
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Nông nghiệp

Page 16