nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật ủ hiếu khí vi sinh vật xử lý phân gà tại một số hộ gia đình thuộc tỉnh bắc giang

`BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

TRƯƠNG THẾ QUYẾT

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG KỸ THUẬT Ủ HIẾU KHÍ
VI SINH VẬT XỬ LÝ PHÂN GÀ TẠI MỘT SỐ HỘ
GIA ĐÌNH THUỘC TỈNH BẮC GIANG

LUẬN VĂN THẠC SĨ

HÀ NỘI, NĂM 2015


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM

TRƯƠNG THẾ QUYẾT

NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG KỸ THUẬT Ủ HIẾU KHÍ
VI SINH VẬT XỬ LÝ PHÂN GÀ TẠI MỘT SỐ HỘ
GIA ĐÌNH THUỘC TỈNH BẮC GIANG

CHUYÊN NGHÀNH: THÚ Y
MÃ SỐ: 60.64.01.01

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
TS. PHẠM HỒNG NGÂN

HÀ NỘI, NĂM 2015


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi, những số liệu
trong luận văn này là hoàn toàn trung thực và kết quả nghiên cứu chưa từng được
sử dụng.
Mọi sự giúp đỡ trong quá trình thực hiện đề tài đã được cảm ơn và các
thông tin trích dẫn trong báo cáo này đã được ghi rõ nguồn gốc.

Hà Nội, ngày 01 tháng 10 năm 2015
TÁC GIẢ

Trương Thế Quyết

i


LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành đề tài này, ngoài sự cố gắng của bản thân, tôi còn nhận
được rất nhiều sự quan tâm giúp đỡ của các thầy cô giáo, địa phương, gia đình và
đồng nghiệp.
Trước hết tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc: TS. Phạm Hồng Ngân, Bộ môn
Thú y Cộng đồng, Khoa Thú y, Học viện Nông Nghiệp Việt Nam, cùng các thầy cô
giáo trong Bộ môn Thú y Cộng đồng, Khoa Thú y, Học viện Nông Nghiệp Việt
Nam. Tất cả mọi người đã tận tình hướng dẫn, chỉ bảo giúp đỡ tôi trong suốt quá

trình thực hiện đề tài.
Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Chủ nhiệm Khoa Thú y các thầy, cô giáo
đã tận tình giúp đỡ chỉ bảo tôi trong quá trình học tập, nghiên cứu tại Học viện
Nông Nghiệp Việt Nam.
Tôi xin chân thành cảm ơn 2 trang trại gà nhà ông Nguyễn Văn Du và
trang trại gà nhà ông Lê Đình Tuyến – Thôn Gia Tư – Xã Hoàng An – Huyện
Hiệp Hòa – Tỉnh Bắc Giang, đã giúp đỡ tôi trong quá trình điều tra, nghiên cứu
tại địa phương.
Do thời gian và kiến thức có hạn, đề tài của tôi không tránh khỏi những
hạn chế, thiếu sót. Vì vậy rất mong nhận được những ý kiến đóng góp của thầy
cô giáo và toàn thể bạn đọc.
Xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày 01 tháng 10 năm 2015
Tác giả

Trương Thế Quyết

ii


MỤC LỤC
Lời cam đoan

i

Lời cảm ơn

ii

Mục lục

iii

Danh mục viết tắt

v

Danh mục bảng

vi

Danh mục hình

vii

MỞ ĐẦU

1

1.

Đặt vấn đề

1

2

Mục đích nghiên cứu

2

Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU

3

1.1 Sơ lược về chất thải chăn nuôi

3

1.1.1 Chất thải rắn

3

1.1.2 Chất thải lỏng ( nước thải )

5

1.1.3 Chất thải khí ( khí độc và mùi hôi)

5

1.2 Khả năng gây ô nhiễm của chất thải chăn nuôi

6

1.2.1 Ô nhiễm đất

6

1.2.2 Ô nhiễm nguồn nước

7

1.2.3 Ô nhiễm không khí

8

1.3 Các tác nhân gây bệnh thường có trong phân

8

1.4 Một số phương pháp quản lý và xử lý chất thải chăn nuôi

9

1.4.1 Thùng sục khí

10

1.4.2 Hồ sinh học

10

1.4.3 Sử dụng chế phẩm sinh học

11

1.4.4 Xử lý bằng hệ thống biogas

12

1.4.5 Ủ phân xanh

13

1.4.6 Phương pháp ủ hiếu khí vi sinh vật (aerobic compost)

14

Chương 2 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

23

2.1 Nội dung nghiên cứu

23
iii


2.1.1 Ủ phân hiếu khí vi sinh vật

23

2.1.2 Bước đầu sử dụng nguyên liệu sau khi ủ (aerobic compost)

23

2.2 Nguyên liệu

23

2.2.1 Nguyên liệu tạo đống ủ

23

2.2.2 Môi trường nuôi cấy vi sinh vật, dụng cụ, thiết bị thí nghiệm

23

2.3 Phương pháp nghiên cứu

24

2.3.1 Ủ phân hiếu khí vi sinh vật (aerobic compost)

24

2.3.2 Thí nghiệm 2: Ảnh hưởng của phân ủ compost đến sinh trưởng,
phát triển của hoa Mào Gà Lùn (Celosia Plumosa)
2.3.3 Các chỉ tiêu theo dõi

36
36

Chương 3 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

37

3.1 Ủ hiếu khí vi sinh vật (aerobic compost)

37

3.1.1 Kết quả xác định nhiệt độ bên trong và lớp vỏ các đống ủ

37

3.1.2 Kết quả xác định độ ẩm

40

3.1.3 Kết quả phân tích một số chỉ tiêu lý hóa

41

3.1.4 Chỉ tiêu vi sinh vật

45

3.2 Ảnh hưởng của phân ủ compost đến sinh trưởng, phát triển và chất
lượng của hoa mào gà lùn trồng chậu

47

KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ

50

Kết luận

50

Đề nghị

51

TÀI LIỆU THAM KHẢO

52

iv


DANH MỤC VIẾT TẮT
BOD

: Biochemical Oxygen Demand (Nhu cầu oxy sinh hóa)

CFU

: Colony Forming Unit (đơn vị hình thành khuẩn lạc)

COD

: Chemical Oxygen Demand (Nhu cầu oxy hóa học)

CT

: Công thức

DO

: Dissolved Oxygen

KSH

: Khí sinh học

NPK

: Nitơ – Phospho – Kali

VCK

: Vật chất khô

SNV

: Tổ chức Phát triển Hà Lan

v


DANH MỤC BẢNG
Số bảng

Tên bảng

Trang

1.1

Lượng chất thải của một số loài gia súc, gia cầm

4

1.2

Thành phần hóa học của các loại phân gia súc, gia cầm

4

1.3

Lượng chất thải lỏng của một số loài gia súc, gia cầm

5

1.4

Các tác nhân gây bệnh thường có trong phân

9

1.5

Các loại chế phẩm khử mùi hôi trong chăn nuôi

11

2.1

Độ ẩm mẫu nguyên liệu ban đầu

28

3.1

Độ ẩm của các đống ủ theo thời gian

40

3.2

Lượng nước cần thiết theo tính toán lý thuyết để đạt độ ẩm 50 – 60%

41

3.3

Đặc tính lý hóa của nguyên liệu compost

41

3.4

Đặc tính lý hóa của của sản phẩm compost sau 14 và 15 ngày ủ

42

3.5

Đặc tính lý hóa của của sản phẩm compost sau 29 và 30 ngày ủ

43

3.6

Đặc tính lý hóa của của sản phẩm compost sau 40 ngày ủ

43

3.7

Đặc tính vi sinh vật của nguyên liệu và sản phẩm compost

45

3.8

Đặc tính vi sinh vật của nguyên liệu và sản phẩm compost

46

3.9

Ảnh hưởng của tỉ lệ phân ủ compost đến chất lượng hoa Mào Gà
Lùn trồng chậu

48

vi


DANH MỤC HÌNH
Số hình

Tên hình

Trang

1.1

Các pha nhiệt của quá trình compost

18

2.1

Mô hình bố trí đống ủ ở lô 1

24

2.2

Mô hình bố trí các đống ủ ở lô 2

25

2.3

Hình ảnh các đống phân ủ

26

3.1

Đồ thị biểu diễn sự biến thiên nhiệt độ

37

3.2

Nhiệt độ lớp lõi đống ủ

38

3.3

Phân và chất độn chuồng gia cầm sau khi ủ hiếu khí vi sinh vật

44

vii


MỞ ĐẦU
1.Đặt vấn đề
Mỗi năm có hàng triệu tấn rác thải được tạo ra. Điều này không chỉ khiến
các nhà môi trường phải đau đầu tìm cách giải quyết mà nó đã thu hút được sự
quan tâm của hầu hết các quốc gia trên thế giới. Nhiều hội nghị cấp cao đã được

tổ chức và nhiều biện pháp đã được đưa ra để giải quyết vấn đề này. Trong ngành
chăn nuôi cũng thế, lượng lớn chất thải cũng đang là mối nguy hiểm cho sức
khỏe con người. Trong đó vấn đề dịch bệnh của gia súc, gia cầm lây lan sang con
người, vấn đề chất thải chăn nuôi gây ô nhiễm trên diện rộng đã làm cho chúng ta
phải suy nghĩ xử lý, ngăn chặn tác động gây ô nhiễm môi trường chúng ta. Ở
nước ta chất thải chăn nuôi đã trở thành vấn nạn. Theo báo cáo của cục chăn
nuôi, hàng năm đàn vật nuôi thải ra khoảng 80 triệu tấn chất thải rắn, vài chục tỷ
khối chất thải lỏng, vài triệu tấn chất thải khí.
Tỉnh Bắc Giang là một tỉnh trung du phía đông bắc, có nghề chăn nuôi gà
khá phát triển. Chăn nuôi gà góp phần quan trọng trong việc xóa đói giảm nghèo
cho bà con các dân tộc trong tỉnh. Nhiều hộ gia đình đã vươn lên làm giàu bằng
nghề chăn nuôi gà. Tuy nhiên vấn đề xử lý phân trong quá trình chăn nuôi gà
cũng là một vấn đề đòi hỏi cần được nghiên cứu để tận dụng nguồn phân này cho
trồng trọt.
Chúng ta thấy rằng chăn nuôi tập trung không những làm tăng mùi hôi
thối trong khu vực mà còn gây ảnh hưởng nặng nề về vệ sinh thú y, vệ sinh nước
thải, nguồn nước ngầm cho cộng đồng. Đã có nhiều kỹ thuật xử lý chất thải chăn
nuôi như ủ phân bón cho trồng trọt, ủ phân làm phân đốt, nuôi cá, nuôi bèo...
Tuy nhiên mỗi giải pháp sẽ tùy thuộc vào điều kiện chăn nuôi ở từng nông
hộ. Với những nông hộ chăn nuôi tập trung, lượng phân sinh ra là rất lớn. Làm
thế nào để xử lý phân nhanh, đạt tiêu chuẩn phân bón, và vệ sinh thú y là rất cần
thiết cho việc giải quyết ô nhiễm môi trường cho cộng đồng trong khu vực.
Vì vậy để hạn chế ô nhiễm chất thải chăn nuôi trong phạm vi đề tài này chúng tôi
muốn đề cập tới phương pháp xử lý phân gia súc, gia cầm. Trong những năm gần
1


đây phương pháp ủ phân compost hiếu khí đã du nhập vào Việt Nam. Tuy nhiên
việc áp dụng kỹ thuật này vẫn còn nhiều hạn chế. Nhằm tìm hiếu kỹ hơn về các
bằng chứng và cơ sở khoa học cũng như khả năng áp dụng trong điều kiện Việt

Nam chúng tôi tiến hành đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng kỹ thuật ủ hiếu khí vi
sinh vật xử lý phân gà tại một số hộ gia đình thuộc tỉnh Bắc Giang”
2. Mục đích nghiên cứu
- Tìm hiểu các cơ sở khoa học của phương pháp compost hiếu khí.
- Đánh giá tác dụng tiêu diệt các tác nhân gây bệnh cho người cũng như
động vật của phương pháp compost.
- Đánh giá giá trị dinh dưỡng của sản phẩm compost hiếu khí.
- Đánh giá hiệu quả của phương pháp compost trong việc phòng chống ô
nhiễm môi trường.
- Đánh giá hiệu quả quy mô của phương pháp ủ hiếu khí vi sinh vật trong
việc xử lý phân gia cầm.
- Cung cấp một số tư liệu phục vụ cho việc nghiên cứu về ủ phân compost
hiếu khí.
- Bước đầu sử dụng phân ủ aerobic compost vào của cây Mào gà lùn
trồng chậu

2


Chương 1 TỔNG QUAN TÀI LIỆU
1.1. Sơ lược về chất thải chăn nuôi
Chất thải trong chăn nuôi được chia làm ba loại: Chất thải rắn, chất thải
lỏng, chất thải khí. Trong thành phần của chất thải chăn nuôi có nhiều thành phần
hữu cơ, vô cơ, vi sinh vật và trứng kí sinh trùng có thể gây bệnh cho động vật và
con người.
Chất thải rắn bao gồm chủ yếu là phân, xác súc vật chết, thức ăn dư thừa
của động vật, vật liệu lót chuồng và các chất thải khác, độ ẩm từ 56 – 83% và tỷ
lệ NPK cao.
Chất thải lỏng (nước thải) có độ ẩm cao hơn trung bình khoảng 93 –
98% gồm phần lớn là nước thải của động vật, nước rửa chuồng và phần phân

lỏng hòa tan.
Chất thải khí là các loại khí sinh ra trong quá trình chăn nuôi, quá trình
phân hủy của các chất hữu cơ – chất rắn và lỏng.
1.1.1. Chất thải rắn
a. Phân gia súc
Chất thải rắn trong chăn nuôi bao gồm phân, thức ăn thừa, xác gia súc, gia
cầm chết… Tuy nhiên, để tính toán đồng thời khối lượng chất rắn sinh ra từ hoạt
động chăn nuôi thì người ta chỉ xét đến lượng phân vì xét về mặt khối lượng đây
là lượng chất thải rắn lớn nhất được thải ra hàng ngày.
Lượng phân thải ra trong một ngày đêm tùy thuộc vào giống, loài, lứa
tuổi, khẩu phần thức ăn, trọng lượng gia súc, gia cầm.
b. Xác súc vật chết
Xác súc vật chết do nhiều nguyên nhân khác nhau, đặc biệt là do mắc
bệnh luôn là một trong những nguồn gây ô nhiễm chính cần được xử lý triệt để
nhằm tránh lây lan cho con người và vật nuôi. Theo Nguyễn Thị Hoa Lý (1994),
lượng phân thải ra trong ngày đêm trung bình như sau:

3


Bảng 1.1. Lượng chất thải của một số loài gia súc, gia cầm
Loài gia súc, gia cầm

Lượng phân (kg/ngày)

Trâu, bò

20 – 25

Lợn < 10 kg

0.5 – 1

Lợn 15 – 45 kg

1–3

Lợn 45 – 100 kg

3–5

Gia cầm

0.08
( Nguồn: Nguyễn Thị Hoa Lý, 1994)

Thành phần hóa học của phân phụ thuộc nhiều vào dinh dưỡng, tình trạng
sức khỏe, cách thức nuôi dưỡng, chuồng trại, loại gia súc, gia cầm. Thành phần
% của phân gia súc, gia cầm được trình bày trong bảng sau:
Bảng 1.2. Thành phần hóa học của các loại phân gia súc, gia cầm
Phân

Nước

Nitơ

P2O5

K2O

CaO

MgO

Lợn

82,0

0,60

0,41

0,26

0,09

0,10

Trâu bò

83,1

0,29

0,17

1,00

0,35

0,13

Ngựa

75,7

0,44

0,35

0,35

0,15

0,12

Gà

56,0

1,63

0,54

0,85

2,40

0,74

Vịt

56,0

1,00

1,40

0,62

1,70

0,35

( Nguồn: Lê Văn Căn, trích từ Nguyễn Thị Quý Mùi 1997)
Thành phần các nguyên tố vi lượng cũng thay đổi phụ thuộc vào lượng
thức ăn và loại thức ăn Bo = 5-7 ppm, Mn = 30-75 ppm, Co = 0,2-0,5 ppm, Cu =
4-8 ppm, Mo = 0.8- 1,0 ppm… Trong quá trình ủ vi sinh vật công phá những
nguyên liệu này và giải phóng chất khoáng hòa tan cây trồng dễ dàng hấp thu.
c. Thức ăn dư thừa, vật liệu lót chuồng và các chất thải
Loại chất thải này có thành phần đa dạng gồm: Cám, bột ngũ cốc, bột tôm,
bột cá, bột thịt, các khoáng chất bổ sung, các loại kháng sinh, rau xanh, rơm rạ,
trấu, vải vụn, gỗ… Các chất thải này một số có thành phần dinh dưỡng cao tạo
điều kiện thuận lợi cho các loại mầm bệnh phát triển, hoặc thu hút các loại côn
trùng, gậm nhấm mang mầm bệnh tới khu vực chăn nuôi. Vì vậy nếu không được
xử lý tốt hoặc xử lý không đúng phương pháp nó sẽ là tác nhân gây ô nhiễm môi
4


trường nghiêm trọng ảnh hưởng đến cơ sở chăn nuôi đồng thời tác động xấu đến

sức khỏe cộng đồng xung quanh.
1.1.2. Chất thải lỏng ( nước thải )
Nước thải trong chăn nuôi bao gồm: Nước tiểu, nước tắm, nước rửa
chuồng… Lượng nước thải ra trong một ngày đêm phụ thuộc vào giống, loài, lứa
tuổi, khẩu phần thức ăn và trọng lượng gia súc, gia cầm. Dựa trên các tài liệu
tham khảo trong và ngoài nước, các số liệu trên thực tế thu thập được, lượng
nước thải phát sinh từ hoạt động chăn nuôi lợn và trâu bò là lớn nhất.
Theo Nguyễn Thị Hoa Lý (1994) lượng nước tiểu thải ra trung bình ngày
đêm như sau:
Bảng 1.3. Lượng chất thải lỏng của một số loài gia súc, gia cầm
Loài gia súc, gia cầm

Lượng nước tiểu (kg/ngày)

Trâu, bò

10 – 15

Lợn <10 kg

0.3 – 0.5

Lợn 15 – 45 kg

0.7 – 2

Lợn 45 – 100 kg

2–4

Gia cầm
(Nguồn: Nguyễn Thị Hoa Lý, 1994)
Dạng nước thải này rất khó quản lý, khó sử dụng. Mặt khác, nước thải
chăn nuôi có ảnh hưởng rất lớn đến môi trường nhưng người chăn nuôi ít khi để
ý đến việc xử lý nó.
Theo Menzi (1996) gia súc thải ra từ 70 – 90% lượng N, khoáng ( N, K,
Mg) và kim loại nặng, chất này được thải ra bên ngoài môi trường nước hay tồn
tại trong đất sẽ gây ra nhiều ảnh hưởng xấu đến môi trường.
Chất thải lỏng còn chứa rất nhiều các vi sinh vật và trứng ký sinh trùng,
làm lây lan dịch bệnh cho người và gia súc, những vi sinh vật là mầm bệnh trong
chất thải chăn nuôi thường bao gồm E.coli, Campylobacter jejuni, Salmonella
spp, Leptospira, Listeria spp, Shigela spp, Proteus, Klebsiella…
1.1.3. Chất thải khí ( khí độc và mùi hôi)
Mùi hôi chuồng là hỗn hợp khí được tạo ra bởi quá trình phân hủy kỵ khí
5


và hiếu khí của các chất thải chăn nuôi, quá trình thối rữa các chất hữu cơ trong
phân, nước tiểu gia súc hay thức ăn dư thừa sẽ sinh ra các khí độc hại, các khí có
mùi hôi thối khó chịu. Cường độ của mùi hôi phụ thuộc vào điều kiện mật độ vật
nuôi cao, sự thông thoáng kém, nhiệt độ và độ ẩm không khí cao.
Thành phần các khí trong chuồng nuôi biến đổi tùy theo giai đoạn phân
hủy chất hữu cơ, tùy theo thành phần của thức ăn, hệ thống vi sinh vật và tình
trạng sức khỏe của động vật. Các khí này có mặt thường xuyên và gây ô nhiễm
chính, các khí này trực tiếp gây hại đến sức khỏe con người và vật nuôi như NH3,
H2S và CH4 mà người ta thường quan tâm đến.
Khí NH3 và H2S được hình thành chủ yếu trong quá trình thối rữa của
phân do các vi sinh vật gây thối, ngoài ra NH3 còn được hình thành từ sự phân
giải ure của nước tiểu.
Theo Briancesco và cs (2008) (Trích dẫn bởi Phạm Hồng Ngân và cs,

2015) quá trình phân protein trong phân nhờ các vi sinh vật. Chúng sản sinh
enzyme proteaza ngoại bào, phân giải protein thành các polypeptid, olygopeptid
các chất này tiếp tục được phân giải thành các acid amin. Một phần acid amin
này được vi sinh vật sử dụng trong quá trình sinh tổng hợp protein của chúng,
một phần khác được tiếp tục phân giải theo những con đường khác nhau. Thường
là khử amin và carboxyl. Qua quá trình này, ngoài NH3 và H2S còn có một số khí
trung gian được hình thành cũng góp phần vào việc tạo mùi hôi chuồng nuôi.
1.2. Khả năng gây ô nhiễm của chất thải chăn nuôi
1.2.1. Ô nhiễm đất
Có ba tác nhân gây ô nhiễm môi trường đất. Nhóm tác nhân vật lý, tác
nhân sinh học, tác nhân hóa học.
+ Ô nhiễm hóa học: bao gồm ô nhiễm các chất hữu cơ và ô nhiễm kim
loại nặng
- Ô nhiễm hữu cơ gây hiện tượng phì nhưỡng đất: Những chất vô cơ khi
vào trong đất làm bẩn đất. Chất hữu cơ khi phân giải sẽ cho ra các sản phẩm khác
nhau tùy thuộc vào điều kiện môi trường đất.
(CHC)N

polypeptide

acid amin
6

NH4+

NO2-

NO3-

- Ô nhiễm kim loại nặng: Nguyên nhân gây ô nhiễm kim loại nặng là do
bổ sung nguyên tố vi lượng, đa lượng trong thức ăn gia súc gia cầm. Vì vậy khi
đánh giá tác động của chăn nuôi đối với môi trường đất do tác nhân hóa học
người ta thường xét tác động của nguyên tố kim loại nặng có trong chất thải chăn
nuôi khi bón trực tiếp cho đất. Các kim loại nặng là nguồn chất độc nguy hiểm
đối với hệ sinh thái đất, chuỗi thức ăn và con người.
+ Ô nhiễm tác nhân sinh học: Chất thải chăn nuôi khi không được xử lý
mang đi sử dụng cho trồng trọt như tưới bón cho cây, rau, củ quả, dùng làm thức
ăn cho người và động vật là không hợp lý. Nhiều nghiên cứu cho thấy khả năng
tồn tại của mầm bệnh trong đất, cây cỏ có thể gây bệnh cho người và gia súc, đặc
biệt là các bệnh về đường ruột như thương hàn, phó thương hàn, viêm gan, giun
đũa, sán lá…
Khi dùng nước thải chưa được xử lý người ta thấy có Salmonella trong đất
ở độ sâu 50 cm và tồn tại được 2 năm, trứng ký sinh trùng cũng khoảng 2 năm.
Mẫu cỏ sau 3 tuần ngưng tưới nước thải có 84% trường hợp có Salmonella và vi
trùng đường ruột khác, phân tươi cho vào đất có E.coli tồn tại được 62 ngày.
Ngoài ra khoáng và kim loại nặng bị giữ lại trong đất với liều lượng lớn có thể
gây ngộ độc cho cây trồng.
1.2.2. Ô nhiễm nguồn nước
Nguyên nhân ô nhiễm nước do tình trạng ô nhiễm quá trình thâm canh
chăn nuôi gây ra, bao gồm ô nhiễm hóa học và ô nhiễm sinh học
Ô nhiễm hóa học: Gây ra hiện tượng phù dưỡng hóa.
Các thành phần trong chất chăn nuôi bao gồm nitơ, chất khoáng và kim

loại nặng chúng được hấp thu qua trong quá trình ăn, các chất này tập chung
trong chất thải khi tích tụ nhiều trong lớp nước bề mặt, chúng có thể gây ra hiện
tượng phù dưỡng hóa lớp nước bề mặt trong các ao hồ và trong dòng chảy do quá
thừa chất hữu cơ và khoáng.
Giảm DO: Khi thải các chất thải sử dụng oxy vào các nguồn nước, quá
trình oxy hóa sẽ làm giảm nồng độ oxy hòa tan trong các nguồn này, thậm chí có

7


thể đe dọa sự sống của các loài cá cũng như vi sinh vật trong nước. Thành phần hữu
cơ phân hủy sinh học gồm protein, carbonhydrat và chất béo. Các chất hữu cơ này
nếu thải vào nước, quá trình ổn định của chúng có thể dẫn đến giảm lượng oxy trong
nước tự nhiên và dẫn đến nguyên nhân làm thay đổi mùi vị của nước.
Tăng COD và BOD trong nước: Để phân giải các chất hữu cơ phải cần tới
một lượng oxy nhất định cho quá trình oxy hóa học các chất hữu cơ.
CHC + O2

H2O + CO2 + tế bào mới + sản phẩm cố định

Các chất dinh dưỡng và nitơ, photpho cùng với cacbon là những chất dinh
dưỡng thuận lợi cho việc phát triển của vi sinh vật. Do đó khi thải vào môi
trường nước, chúng có thể dẫn đến sự phát triển của vi sinh vật ngoài ý muốn.
Ô nhiễm sinh học
Trong nước thải chăn nuôi chứa một lượng lớn vi sinh vật gây bệnh và
trứng kí sinh trùng. Thời gian tồn tại của chúng trong nước thải khá lâu tùy thuộc
vào loại vi sinh vật. Những vi sinh vật tồn tại trong nước thải là nguồn truyền
bệnh dịch rất nguy hiểm cho vật nuôi và con người.
1.2.3. Ô nhiễm không khí
Trong chất thải chăn nuôi luôn tồn tại một lượng lớn vi sinh vật hoại sinh.
Nguồn gốc thức ăn của chúng là các chất hữu cơ, vi sinh vật hiếu khí sử dụng
oxy hòa tan tạo ra những sản phẩm vô cơ: NO2, NO3-, SO32-, CO2 quá trình này xảy
ra nhanh chóng tạo mùi hôi thối. Nếu lượng chất hữu cơ có quá nhiều vi sinh vật
hiếu khí sẽ sử dụng hết lượng oxy hòa tan trong nước làm khả năng hoạt động phân
hủy của chúng kém, gia tăng quá trình phân hủy yếm khí tạo ra các sản phẩm CH4,
H2S, NH3, H2, indol, Scorton… Tạo mùi hôi nước có màu đen có váng, là nguyên
nhân làm gia tăng bệnh đường hô hấp, tim mạch ở người và động vật.

1.3. Các tác nhân gây bệnh thường có trong phân
Nước thải chăn nuôi có độ ẩm từ 95 – 98.5% trong đó hợp chất hữu cơ
chiếm 70 – 80% cellulozo, protid, axitamin, chất béo, hydratcacbon và dẫn xuất
của chúng có trong phân, thức ăn thừa. Nước thải chăn nuôi có chứa nhiều loài vi
trùng, ấu trùng giun sán gây bệnh.
8


Bảng 1.4. Các tác nhân gây bệnh thường có trong phân

Tên ký sinh vật

Số lượng

Khả năng gây

ký sinh

bệnh

Điều kiện bị diệt
To (oC)

T.gian
(phút)

Salmonella typhi

-

Thương hàn

55

30

Salmonella typhi A&B

-

Phó thương hàn

55

30

Shigella spp

-

Lỵ

55

60

Vibrio cholera

-

Tả

55

60

Viêm dạ dày ruột

55

60

Escherichia coli

105/100ml

Hepaite A

-

Viêm gan

55

3–5

Taenia saginata

-

Sán

50

3–5

Micrococcus

-

Ung nhọt

54

10

Strptococcus

102/100ml

Viêm có mủ

50

10

Ascaris lumbricoides

-

Giun đũa

50

60

Mycobacterium

-

Lao

60

20

Corynerbacterium

-

Bại liệt

65

30

Giardia Lamblia

-

Tiêu chảy

60

30

Tricluris trichiura

-

Giun tóc

60

30

(Nguồn: Lê Trình, trích từ Phạm Trung Thủy, 2002)
1.4. Một số phương pháp quản lý và xử lý chất thải chăn nuôi
Ở nước ta trong điều kiện chăn nuôi tự phát, khoảng không gian giữa khu
dân cư và chăn nuôi ngày càng bị thu hẹp. Để đảm bảo tuyệt đối an toàn cho
người và gia súc. Việc xử lý chất thải chăn nuôi phải có một hệ thống phải được
thiết kế đúng tiêu chuẩn kỹ thuật và phải có thiết bị sử dụng phế thải dạng rắn và
lỏng ở công đoạn cuối cùng sau khi được thải ra môi trường. Tùy theo điều kiện
kinh tế của từng cơ sở và các hộ chăn nuôi mà đưa vào áp dụng các biện pháp
như: Hồ sinh học, thùng sục khí, sử dụng chế phẩm sinh học, xử lý bằng hệ thống
biogas. Trong đó việc sử dụng chế phẩm sinh học và xử lý bằng hệ thống biogas
là hai biện pháp được áp dụng nhiều nhất hiện nay.
9

Theo tác giả Đào Lệ Hằng (2009): Chất thải rắn: khoảng 40% - 70% được
ủ (thường chỉ là ủ nóng), đóng gói bán làm phân bón tùy vùng. Khoảng 30% 60% (tùy vùng) chất thải rắn còn lại thường được xả trực tiếp ra ao nuôi cá, ra
môi trường ( kênh rạch, mương, đất…) hoặc được ủ cùng nước thải trong hầm
biogas. Hầu hết các cơ sở chăn nuôi không có nhà máy xử lý phân hoàn chỉnh đạt
TCVN 3775 – 83. Các chất thải rắn khác ngoài phân (một số dụng cụ chăn nuôi,
vật tư thú y…) hầu như chưa được xử lý trước khi thải vào môi trường. Chất thải
lỏng: Khoảng 30% qua hầm Biogas, 30% bằng hồ sinh học, 40% dùng trực tiếp
để tưới hoa màu, nuôi cá hoặc đổ thẳng vào các hệ thống thoát nước công cộng.
1.4.1. Thùng sục khí
Sau khi nước thải cho qua bể lắng, nước thải được chuyển vào một thùng
được sục khí tạo thành quá trình lên men hiếu khí. Quá trình này làm giảm các
phần lơ lửng trong nước, giảm một số vi sinh vật có hại. Ưu điểm là thiết kế gọn,
cần diện tích vận hành nhỏ nhưng giá thành lại cao.
1.4.2. Hồ sinh học
Các quá trình diễn ra trong hồ sinh học tương tự như quá trình tự rửa sạch
ở sông hồ nhưng tốc độ nhanh hơn và hiệu quả hơn. Trong hồ có nhiều loại thực
vật nước, tảo, vi sinh vật, nấm,… sinh sống và phát triển. Chúng hấp thụ các chất
ô nhiễm quần thể động thực vật này đóng vai trò quan trọng trong quá trình vô cơ
hóa các hợp chất hữu cơ của nước thải.
Trước tiên vi sinh vật công phá các chất hữu cơ phức tạp thành các chất
hữu cơ đơn giản và vô cơ. Tảo, thực vật sử dụng chất vô cơ làm nguồn dinh
dưỡng, đồng thời quá trình quang hợp chúng lại giải phóng ra oxy cung cấp các
phiêu sinh vật và các vi sinh vật, tảo. Oxy hòa tan cung cấp cho vi khuẩn hoại
sinh tăng phân hủy hợp chất hữu cơ, tảo, phiêu sinh làm thức ăn cho cá. Cá bơi
lội khuấy động nước có tác dụng tăng sự tiếp xúc của oxy như một tác nhân xúc
tác thúc đẩy sự hoạt động, phân hủy của vi sinh vật. Cứ như thế trong hồ sinh học
tạo ra sự cân bằng vững chắc và cá trong hồ phát triển bình thường tốc độ lớn
nhanh, phẩm chất thịt không bị thay đổi.
Có ba loại hồ sinh học: Hồ ổn định chất thải kị khí, hồ ổn định chất thải
10

hiếu khí, hồ ổn định chất thải tùy nghi (là loại hồ hoạt động theo cả hai quá trình
yếm khí và kị khí). Trong thực tế hồ tùy nghi được sử dụng nhiều nhất. Người ta
còn kết hợp ao tùy nghi để nuôi cá, trồng rau kết hợp với nhiều loại với nhau.
Quy trình này có ưu điểm là công nghệ và vận hành khá đơn giản giá
thành rẻ nhưng có nhược điểm là xử lý không triệt để khí thải có mùi hôi đặc biệt
cần diện thích rộng để xử lý đạt hiệu quả.
1.4.3. Sử dụng chế phẩm sinh học
Sự hình thành khí chuồng nuôi chủ yếu do quá trình thối rữa của phân do
các vi sinh vật gây thối, quá trình này ngoài NH3 và H2S còn có một số khí trung
gian được hình thành góp phần vào việc tạo mùi hôi cho chuồng nuôi càng ngày
các chế phẩm vi sinh càng được dùng nhiều trong chăn nuôi vì nó khá thân thiện
với môi trường.
Bảng 1.5. Các loại chế phẩm khử mùi hôi trong chăn nuôi
TT

Tên sản phẩm

1

Deodorase

2

Desarsaponi 30

3

EM

4

EMC

5

Kemzym

6

Yeasac

7

Lavedoe

8

Manure
management

Bản chất sản phẩm
Chất trích tử cây
Yucca
Chất trích tử cây
Yucca
Tổng hợp vi sinh đa
chủng
Thảo mộc khoáng

Tác dụng

Xuất xứ

Giảm khả năng sinh NH3

Thái Lan,
Đức

Giảm khả năng sinh NH3

Hoa Kỳ

Tăng hấp thụ thức ăn, giảm
bài tiết dưỡng chất
Giảm sinh NH3,H2S,SO2,

Nhật Bản
Việt Nam

Tế bào nấm men

giải độc trong ống tiêu hóa
Tăng hấp thu thức ăn, giảm
bài tiết dưỡng chất
Tăng hấp thu thức ăn, giảm

Sacchromyces

bài tiết dưỡng chất

Hóa chất

Diệt ròi phân

Thái Lan,
Đức

Hóa chất

Thúc đẩy phân hủy chất thải,
giảm thiểu mùi hôi, ruồi
nhặng

Việt Nam

chất thiên nhiên
Enzym tiêu hóa

11

Thái Lan,
Đức
Đức


1.4.4. Xử lý bằng hệ thống biogas
Biogas hay khí sinh học là hỗn hợp khí CH4 (50-60%) và CO2 (>30%) còn
lại là các chất khác như hơi nước N2, O2, H2S, CO… Phát sinh từ sự phân hủy

các chất hữu cơ phức tạp trong môi trường yếm khí thành các chất hữu cơ đơn
giản hơn dưới tác dụng của vi khuẩn kỵ khí.
Ở Việt Nam đến cuối thập niên 70 thì khí sinh học mới được chú ý, do
tình hình thiếu hụt năng lượng và xu hướng đi tìm nguồn năng lượng mới, trong
đó sự phát triển khí sinh học từ hầm ủ được đặc biệt chú ý. Hiện nay số lượng
các hộ chăn nuôi áp dụng công nghệ này còn rất ít, mặt khác kỹ thuật xây hầm
biogas của nhiều gia đình hạn chế nên không ít trường hợp xây dựng hầm quá
nhỏ so với quy mô chăn nuôi, lựa chọn vật liệu chưa đảm bảo nên hầm nhanh
chóng bị ngấm, bị thấm làm cho mùi hôi thoát ra ngoài. Không những không cải
thiện được môi trường sống mà còn làm cho bầu không khí trở nên khó chịu. Tuy
nhiên thời gian gần đây việc sử dụng túi ủ khí làm bằng nilon mới thực sự phát
triển và áp dụng rộng rãi trong cả nước. Ưu điểm là giá thành rẻ dễ lắp đặt và phù
hợp với mô hình chăn nuôi hộ gia đình.
Theo văn phòng Dự án khí sinh học trung ương cho biết: Trong giai đoạn
2007 – 2010 Chính Phủ Hà Lan đã viện trợ không hoàn lại cho Việt Nam 3,1
triệu euro để xây dựng thêm 140.000 công trình biogas ở 50 tỉnh thành trên cả
nước.
Ðầu tháng 7 năm 2010, chương trình khí sinh học (KSH) của Việt Nam đã
được công nhận là một trong những dự án năng lượng hàng đầu thế giới khi nhận
giải thưởng Ashden danh giá tại Luân Ðôn (Anh). Nhưng thiết thực hơn chương
trình KSH đã mở hướng cho việc giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường trong
chăn nuôi và đem lại lợi ích kinh tế cho người nông dân từ việc sử dụng nguồn
năng lượng sạch và rẻ tiền này.
Theo ước tính, có khoảng hơn hai triệu hộ chăn nuôi trong cả nước đang
chăn nuôi gia súc, tạo ra lượng chất thải vô cùng lớn, mà ở đó đồng thời cũng
tiềm ẩn nguy gây ô nhiễm môi trường cho chính các vùng chăn nuôi. Năm 2003,

12

được sự giúp đỡ của Chính Phủ Hà Lan, Cục Chăn Nuôi (Bộ Nông nghiệp và
Phát triển nông thôn) phối hợp với Tổ chức Phát triển Hà Lan (SNV) đã triển
khai Chương trình KSH, nhằm cải thiện cuộc sống cho người dân nông thôn Việt
Nam thông qua khai thác các lợi ích về kinh tế - xã hội và môi trường của công
trình KSH quy mô hộ gia đình. Mục tiêu của chương trình tới năm 2012 sẽ xây
dựng 166.000 công trình KSH. Cho đến nay, 88 nghìn công trình KSH trên địa
bàn 45 tỉnh, thành phố đã được hoàn thành.
Trải qua rất nhiều lần nghiên cứu và thử nghiệm, Cục Chăn nuôi và SNV
đã thiết lập được hai mô hình thiết kế công trình KSH (còn gọi là hầm biogas)
phù hợp với chăn nuôi quy mô hộ ở nông thôn. Mỗi hầm bi-ô-ga có thể tích từ
4m3 đến 50m3, nắp đậy cố định hình vòm cầu, phân giải từ nguồn phân chuồng
và các chất thải nhà vệ sinh để sản sinh ra KSH, có thể thay thế khí đốt hóa lỏng,
than đá, củi và phụ phẩm nông nghiệp để đun nấu. Những công trình KSH có thể
tích lớn được sử dụng cho các trang trại chăn nuôi gia cầm với quy mô bán
thương mại; còn loại công trình thể tích nhỏ phù hợp với các hộ gia đình có
lượng chất thải ít (khoảng sáu con lợn hoặc hai con trâu, bò, và thậm chí được kết
nối với nhà vệ sinh). Công trình KSH nạp các nguyên liệu hữu cơ chính là phân
động vật đưa vào một bể kín, nơi đó vi khuẩn có thể phân giải và sản sinh ra
KSH - một hỗn hợp khí mà thành phần chủ yếu là khí mê-tan và các-bon đi-ô-xít.
KSH có thể làm nhiên liệu để đun nấu hoặc sử dụng cho các mục đích khác và
các chất thải sau khi phân giải có thể được sử dụng làm phân hữu cơ. Với một
công trình KSH có quy mô nông hộ cũng đủ cung cấp nhiên liệu cho nhu cầu đun
nấu và chiếu sáng cho một gia đình, thậm chí một số hộ gia đình còn sử dụng
KSH để chạy máy phát điện.
1.4.5. Ủ phân xanh
Phương pháp này thường dùng để tiêu độc phân dựa trên cơ sở là: Trong
quá trình ủ phân, xảy ra quá trình yếm khí trong đống ủ làm nhiệt độ trong đống
phân tăng lên 55 – 60oC và kéo dài trong 10 – 15 ngày nên có thể tiêu diệt được
phần lớn vi khuẩn không nha bào, virus, trứng và ấu trùng giun sán. Ngoài ra sản
phẩm sau khi ủ rất giàu chất dinh dưỡng và tốt cho đất.

13


1.4.6. Phương pháp ủ hiếu khí vi sinh vật (aerobic compost)
a. Giới thiệu và phương pháp ủ hiếu khí vi sinh vật
Ủ hiếu khí vi sinh vật được hiểu là quá trình phân hủy sinh học hiếu khí
các chất thải hữu cơ dễ phân hủy sinh học đến trạng thái ổn định dưới sự tác
động và kiểm soát của con người, sản phẩm giống như mùn được gọi là compost.
Quá trình diễn ra chủ yếu giống như phân hủy trong tự nhiên, nhưng được tăng
cường và tăng tốc bởi tối ưu hóa các điều kiện môi trường cho hoạt động của vi
sinh vật.
Trên thế giới, compost đã có từ rất lâu đời, ngay từ khi khai sinh ra nền
nông nghiệp hàng nghìn năm trước công nguyên. Tại Ai Cập từ 3000 năm trước
công nguyên compost được coi như là một quá trình xử lý chất thải nông nghiệp
đầu tiên trên thế giới. Người Trung Quốc đã áp dụng phương pháp compost để ủ
chất thải từ cách đây 4000 năm. Tại Nhật Bản đã sử dụng compost làm phân bón
trong nông nghiệp từ nhiều thế kỉ trước. Mặc dù được áp dụng từ rất sớm trong
hoạt động sản xuất nông nghiệp, quá trình ủ compost mới được nghiên cứu một
cách khoa học và báo cáo bởi giáo sư người Anh, Sir Albert Howard thực hiện tại
Ấn Độ vào năm 1943. Cho đến nay đã có nhiều công trình nghiên cứu về quá
trình ủ compost và nhiều mô hình công nghệ ủ compost quy mô lớn được phát
triển trên thế giới (Phạm Hồng Ngân, 2013).
Tại Việt Nam, ủ hiếu khí vi sinh vật đã được ứng dụng để xử lý phế phụ
phẩm nông nghiệp ngành trồng trọt nhằm mục đích sản xuất phân hữu cơ vi sinh.
Trong thời gian vài năm gần đây đã có một vài nhà máy và các cơ sở sản xuất đã
bước đầu ứng dụng phương pháp này vào xử lý rác thải trong sản xuất. Một số
mô hình xử lý chất thải rắn đô thị quy mô lớn cũng đã được đầu tư. Trong đó có
các dự án sử dụng nguồn vốn của nhà nước và ODA, điển hình như tại Cầu Diễn
– TP. Hà Nội (năm 2002) áp dụng công nghệ của Tây Ban Nha và tại TP.Nam
Định (năm 2003) áp dụng công nghệ của Pháp.

Sản phẩm của quá trình compost là những chất hữu cơ và hệ vi sinh vật dị
dưỡng phong phú, ngoài ra còn chứa các nguyên tố vi lượng có lợi cho đất và cây
trồng. Sản phẩm compost được sử dụng chủ yếu làm phân bón hữu cơ trong nông
14


nghiệp hay các mục đích cải tạo đất và cung cấp dinh dưỡng cây trồng. Ngoài ra
compost còn được biết đến trong nhiều ứng dụng, như là các sản phẩm sinh học
trong việc xử lý ô nhiễm môi trường, hay các sản phẩm dinh dưỡng, chữa bệnh
cho vật nuôi và cây trồng (Turan, 2009; Trích dẫn bởi Phạm Hồng Ngân, 2012).
b. Cơ chế của quá trình compost
+ Quá trình phân hủy chất hữu cơ trong điều kiện yếm khí
Quá trình phân hủy yếm khí các chất hữu cơ là quá trình sinh hóa phức
tạp tạo ra hàng trăm sản phẩm trung gian và phản ứng trung gian. Tuy nhiên
phương trình phản ứng sinh hóa trong điều kiện yếm khí có thể biểu diễn đơn
giản như sau:

VSV yếm khí

Chất hữu cơ

Tế bào mới

+ Nhiệt lượng (Q)

Tạo khí: CH4, H2, NH3,H2S
Một cách tổng quát, quá trình phân hủy yếm khí xảy ra theo 4 giai đoạn:
Giai đoạn 1: Thủy phân, cắt mạch các lớp chất cao phân tử
Giai đoạn 2: Acid hóa
Giai đoạn 3: Acetate hóa

Giai đoạn 4: Methane hóa
Các chất thải hữu cơ chứa các chất hữu cơ cao phân tử như protein, chất
béo, carbonhydrat, cellulose, lignin, … Trong giai đoạn thủy phân sẽ được cắt
mạch tạo thành những phân tử đơn giản hơn, dễ phân hủy hơn. Các phản ứng thủy
phân sẽ chuyển hóa protein thành aminoaxit, carbonhydrat thành đường đơn, chất
béo thành axit béo. Trong giai đoạn axit hóa, các chất hữu cơ đơn giản lại tiếp tục
được chuyển hóa thành axitacetic, H2 và CO2. Các axit béo dễ bay hơi chủ yếu là
15


axit acetic, propionic và lactic axit. Bên cạnh đó, CO2 và H2, methanol, các rượu
đơn giản khác cũng được hình thành trong quá trình cắt mạch cacbonhydrat. Vi
sinh vật chuyển hóa methane chỉ có thể phân hủy một số loại cơ chất nhất định như
CO2, H2, formate, acetate, methanol, methylamines và CO.
+ Quá trình phân hủy các chất hữu cơ trong điều kiện hiếu khí
Quá trình làm compost xảy ra trong điều kiện hiếu khí có thể biểu diễn
theo quy trình sau:

Chất hữu cơ

VSV hiếu khí

Tế bào
mới

Chất hữu cơ
chậm phân hủy

O2, dinh dưỡng, H2O

CO2, NH3,
SO2

SO42-,
NO3-

Nhiệt
(Q)

Quy trình trên cho thấy, các sản phẩm cuối chủ yếu là tế bào mới, phần
hữu cơ không bị phân hủy: CO2 + NH3 + SO2 + SO42- . Compost là phần chất hữu
cơ bền không bị phân hủy còn lại, thường là chứa nhiều lignin là thành phần khó bị
phân hủy sinh học trong một khoảng thời gian ngắn. Lignin có chứa nhiều trong
giấy in báo, là một tập hợp chất hữu cơ cao phân tử có trong thành phần keo liên
kết các sợi cellulose của các loại cây lấy gỗ và các loại thực vật khác.
+ Vai trò của vi sinh vật
Các vi sinh vật phụ thuộc vào quá trình hô hấp hiếu khí để đạt được nhu
cầu năng lượng của mình đồng thời nó chỉ tồn tại được trong điều kiện có oxy
gọi là vi sinh vật hiếu khí. Các vi sinh vật này vận chuyển điện tử trung gian từ
các enzyme của chất cho điện tử sang chất nhận điện tử (oxy) tạo ra quá trình hô
hấp hiếu khí và sản sinh một nhiệt lượng lớn.
16