ĐỀ XUẤT ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BÙN HẠT HIẾU KHÍ TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI TẠI TRANG TRẠI LỢN GIỐNG F1 PHƯỢNG TIẾN, XÃ PHƯỢNG TIẾN HUYỆN ĐỊNH HÓA, TỈNH THÁI NGUYÊN
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (2.96 MB, 62 trang )
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
-------------------------
BỒ XUÂN LỘC
“ĐỀ XUẤT ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ BÙN HẠT HIẾU KHÍ TRONG
XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI TẠI TRANG TRẠI LỢN GIỐNG F1
PHƯỢNG TIẾN, XÃ PHƯỢNG TIẾN HUYỆN ĐỊNH HÓA,
TỈNH THÁI NGUYÊN ”
KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC
Hệ đào tạo:
Chính quy
Chuyên ngành/ngành:
Khoa học môi trường
Lớp:
45MT-N04
Khoa:
Môi Trường
Khóa học:
2013 - 2017
Giảng viên hướng dẫn:
Th.S Hoàng Quý Nhân
2
Thái Nguyên, 2017
i
LỜI CẢM ƠN
Thực tập tốt nghiệp là giai đoạn cần thiết đối với mỗi sinh viên, quá
trình thực tập tốt nghiệp nhằm vận dụng lý thuyết vào thực tiễn, qua đó mỗi
sinh viên khi ra trường sẽ hoàn thiện hơn về kiến thức lý luận, phương pháp
làm việc thực tế cũng như nâng cao được trình độ chuyên ngành cho bản thân.
Xuất phát từ yêu cầu về đào tạo và thực tiễn, được sự đồng ý của Ban
giám hiệu trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, khoa Môi Trường và
giảng viên hướng dẫn Th.S Hoàng Quý Nhân, em tiến hành thực hiện đề tài:
“Đề xuất ứng dụng công nghệ bùn hạt hiếu khí trong xử lý nước thải chăn
nuôi tại trang trại lợn giống F1 Phượng Tiến, xã Phượng Tiến, huyện
Định Hóa, tỉnh Thái Nguyên.”
Để hoàn thành được đề tài này em xin chân thành cảm ơn các thầy cô
trong khoa Môi Trường trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên đã tận tình
dạy dỗ em suốt 4 năm qua. Đặc biệt em xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới
Th.S Hoàng Quý Nhân người đã trực tiếp hướng dẫn và giúp đỡ em trong suốt
quá trình thực hiện đề tài
Chân thành cảm ơn Ban lãnh đạo cùng tập thể cán bộ- công nhân Trại
lợn giống F1 Phượng Tiến- Công ty cổ phần Nam Việt đã tạo điều kiện giúp
đỡ em trong suốt quá trình thực tập tại công ty
Trong quá trình thực hiện đề tài, mặc dù đã có nhiều cố gắng nhưng do
thời gian và năng lực bản thân còn hạn chế nên không thể tránh khỏi những
thiếu sót. Kính mong nhận được những ý kiến đóng góp của quý thầy cô và
các bạn để đề tài của em được hoàn thiện hơn.
Em xin trân trọng cảm ơn!
Thái Nguyên, ngày 20 tháng 5 năm 2017
Sinh viên thực hiện
Bồ Xuân Lộc
DANH MỤC BẢNG
ii
Bảng 2.1. Phân phối nước trên trái đất (theo A. J. Raudkivi, 1979).............7
Bảng 2.2. Thành phần (%) của phân gia súc gia cầm.................................9
Bảng 2.3. Giá trị C để làm cơ sở tính toán giá trị tối đa cho phép của các
thông số ô nhiễm trong nước thải chăn nuôi.......................................................10
Bảng 2.4. Thành phần nước thải ở một số trại lợn phía Bắc......................13
Bảng 2.5. Chất lượng không khí chuồng nuôi của một số xí nghiệp .........15
quốc doanh.............................................................................................15
Bảng 2.6. Đặc điểm các khí sinh ra khi phân hủy kị khí..........................16
Bảng 2.7: Đặc tính của bùn hạt và bùn hoạt tính truyền thống .................22
Bảng 3.1. Vị trí, dụng cụ, thời gian và cách bảo quản mẫu.......................25
Bảng 4.1. Kết quả phân tích hàm lượng một số chất có trong nước thải chăn
nuôi tại Trang Trại Lợn Giống F1 Phượng Tiến.................................................34
iii
DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1. Hệ thống sục khí trong bể Aerotank.........................................17
Hình 2.2: Hệ thống các bể trong công nghệ xử lý nước thải AAO ...........18
Hình 2.3. Công nghệ xử lý nước thải MBR trong thực tế.........................20
Hình 2.4. Bể SBR trong công nghệ xử lý nước thải bằng bùn hạt hiếu khí21
Hình 3.1. Vị trí lấy mẫu trên bản đồ ảnh vệ tinh từ Google Map...............25
Hình 4.1. Bản đồ vị trí địa lý xã Phượng Tiến, huyện Định Hóa, .............29
tỉnh Thái Nguyên....................................................................................29
Hình 4.2. Hình ảnh chụp từ vệ tinh khu vực Trang Trại Lợn Giống F1
Phượng Tiến thuộc xóm Phỉnh, xã Phượng Tiến huyện Định Hóa,.....................30
tỉnh Thái Nguyên....................................................................................30
Hình 4.3. Biểu đồ chất lượng nước thải chăn nuôi sau xử lý tại trang trại về
một số chỉ tiêu chính.........................................................................................35
Hình 4.4. Biểu đồ chất lượng nước thải chăn nuôi sau xử lý tại trang trại về
một số chỉ tiêu còn lại........................................................................................37
Hình 4.5. Quá trình hình thành bùn hạt hiếu khí.......................................39
Hình 4.6. Chu trình làm việc của bể SBR ...............................................40
Hình 4.7. Bùn hạt hiếu khí giống tại bể của công ty TNHH TMDV XD
Đoàn Gia Phát...................................................................................................41
Hình 4.8. Các thiết bị ở hai bể SBR.........................................................42
Hình 4.9. Thời gian một chu kỳ làm việc của bể SBR..............................42
Hình 4.10. Sơ đồ công nghệ bùn hạt hiếu khí trong xử lý nước thải chăn
nuôi sử dụng bể SBR........................................................................................43
iv
DANH MỤC TỪ, CỤM TỪ VIẾT TẮT
Từ viết tắt
Nghĩa của từ viết tắt
Quy trình xử lý sinh học liên
AAO (Anaerobic- Anoxic- Oxic)
tiếp ứng dụng nhiều hệ vi sinh
vật khác nhau
BOD (Biochemical Oxygen Demand)
Nhu cầu oxy sinh học
BVMT
Bảo vệ môi trường
COD (Chemical Oxygen Demand)
Nhu cầu oxy hóa học
DO (Dissolve Oxygen))
Nồng độ oxy hòa tan
FAO (Food Anh Agriculture
Tổ chức Lương thực và Nông
Organization of the United Nations)
nghiệp Liêp Hiệp Quốc
HDPE (Hight Density Poli Etilen)
Vật liệu nhựa dẻo mật độ cao
LHQ
Liên hiệp Quốc
MBR (Membrance Bio Reator)
Bể lọc sinh học bằng màng
QCVN
Quy chuẩn Việt Nam
Bể xử lý nước thải bằng
SBR (Sequencing Batch Reactor)
phương pháp sinh học theo quy
trình phản ứng từng mẻ liên tục
TCVN
Tiêu chuẩn Việt Nam
TSS (Total Suspended Solid)
Tổng chất rắn lơ lửng
UASB (Upflow Anaerobic Sludge Bể xử lý sinh học dòng chảy
Blanket)
ngược qua tầng bùn kỵ khí
MỤC LỤC
v
LỜI CẢM ƠN...........................................................................................i
DANH MỤC HÌNH................................................................................iii
PHẦN 1...................................................................................................1
MỞ ĐẦU.................................................................................................1
1.1. Đặt vấn đề................................................................................................................................................1
1.2. Mục tiêu nghiên cứu...........................................................................2
1.2.1. Mục tiêu chung.....................................................................................................................................2
1.2.2.Mục tiêu cụ thể......................................................................................................................................2
1.3.Ý nghĩa của đề tài...............................................................................2
1.3.1. Ý nghĩa của đề tài trong nghiên cứu khoa học.....................................................................................2
1.3.2. Ý nghĩa trong thực tiễn của đề tài........................................................................................................3
PHẦN 2...................................................................................................4
TỔNG QUAN TÀI LIỆU.........................................................................4
2.1. Cơ sở pháp lý của đề tài .....................................................................4
2.2. Cơ sở lý luận khoa học của đề tài .......................................................5
2.2.1. Cơ sở khoa học về môi trường .............................................................................................................5
2.3. Cơ sở thực tiễn của đề tài...................................................................7
2.3.1.Tổng quan về tài nguyên nước .............................................................................................................7
Bảng 2.1. Phân phối nước trên trái đất (theo A. J. Raudkivi, 1979).............7
2.3.2. Nước thải chăn nuôi..............................................................................................................................9
Bảng 2.2. Thành phần (%) của phân gia súc gia cầm.................................9
Bảng 2.3. Giá trị C để làm cơ sở tính toán giá trị tối đa cho phép của các
thông số ô nhiễm trong nước thải chăn nuôi.......................................................10
2.4. Hiện trạng ô nhiễm nước thải từ hoạt động chăn nuôi ở nước ta........11
2.4.1. Tác động tiêu cực của nước thải chăn nuôi........................................................................................13
Bảng 2.4. Thành phần nước thải ở một số trại lợn phía Bắc......................13
Bảng 2.5. Chất lượng không khí chuồng nuôi của một số xí nghiệp .........15
quốc doanh.............................................................................................15
Bảng 2.6. Đặc điểm các khí sinh ra khi phân hủy kị khí..........................16
2.5. Một số công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi.....................................16
2.5.1. Bể Aerotank........................................................................................................................................17
vi
2.5.2. Công nghệ AAO...................................................................................................................................18
2.5.3. Công nghệ MBR..................................................................................................................................19
2.5.4. Công nghệ bùn hạt hiếu khí trong xử lý nước thải.............................................................................20
Bảng 2.7: Đặc tính của bùn hạt và bùn hoạt tính truyền thống .................22
2.6. Tình hình nghiên cứu công nghệ bùn hạt hiếu khí và ứng dụng của
công nghệ này trên thế giới và trong nước..........................................................22
2.6.1. Trên thế giới........................................................................................................................................22
2.6.2. Tại Việt Nam.......................................................................................................................................22
PHẦN 3.................................................................................................23
ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU..............23
3.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu.....................................................23
3.2. Phạm vi nghiên cứu..........................................................................23
3.3. Địa điểm, thời gian nghiên cứu.........................................................23
3.3.1. Địa điểm nghiên cứu...........................................................................................................................23
3.3.2. Thời gian nghiên cứu..........................................................................................................................23
3.3. Nội dung nghiên cứu........................................................................23
3.4. Phương pháp nghiên cứu..................................................................24
3.4.1. Phương pháp thu thập thông tin, kế thừa số liệu, tài liệu .................................................................24
3.4.2. Phương pháp lấy mẫu ngoài hiện trường và phân tích trong phòng thí nghiệm..............................24
Bảng 3.1. Vị trí, dụng cụ, thời gian và cách bảo quản mẫu.......................25
pH: Sử dụng pH kế để đo xác định theo TCVN 6492:2011 (ISO 10523:2008) – Chất lượng nước – xác
định pH;....................................................................................................................................................26
Oxy hoàn tan (DO): xác định theo TCVN7325:2004 (ISO 5814:1990) chất lượng nước – xác định oxy
hòa tan – phương pháp đầu đo điện hóa;................................................................................................26
Tổng chất rắn lơ lửng (TSS): xác định theo TCVN 6625:2000 (ISO 11923:1997) chất lượng nước – xác
định chất rắn lơ lửng bằng cách lọc qua cái lọc sợi thủy tinh..................................................................26
Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD5): xác định theo TCVN 6001-2:2008 (ISO 5815-2:2003) Phần 2: Phương
pháp dùng cho mẫu không pha loãng;.....................................................................................................26
Nhu cầu oxy hóa học (COD): xác định theo TCVN 6491:1999 (ISO 6060:1989) Chất lượng nước – xác
định nhu cầu ôxy hóa học (COD);.............................................................................................................26
Photpho tổng số theo TCVN 6202:2008 (ISO 6878:2004) – Chất lượng nước - Xác định Photpho –
Phương pháp đo phổ dùng amoni molipdat;...........................................................................................26
Độ đục: xác định theo TCVN 6184 : 2008 (ISO 7027 : 1999) Chất lượng nước – Xác định độ đục;.........26
3.4.3. Phương pháp xử lý số liệu, so sánh đánh giá ...................................................................................26
3.4.4. Phương pháp tổng hợp kết quả và viết báo cáo................................................................................27
PHẦN 4.................................................................................................28
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN.......................................28
vii
4.1. Hiện trạng khu vực nghiên cứu.........................................................28
4.1.1. Điều kiện tự nhiên khu vực nghiên cứu..............................................................................................28
4.1.2. Hiện trạng khu vực nghiên cứu...........................................................................................................32
4.2. Đánh giá hiệu quả xử lý của công nghệ Biogas tại trang trại..............34
Bảng 4.1. Kết quả phân tích hàm lượng một số chất có trong nước thải chăn
nuôi tại Trang Trại Lợn Giống F1 Phượng Tiến.................................................34
4.3. Đề xuất ứng dụng mô hình bùn hạt hiếu khí trong xử lý nước thải chăn
nuôi lợn............................................................................................................37
4.3.1. Sơ đồ quá trình tạo thành hạt hiếu khí...............................................................................................38
4.3.2. Ưu điểm của công nghệ xử lý nước thải SBR bùn hạt hiếu khí...........................................................39
4.3.3.2. Sơ đồ bể SBR ............................................................................42
Phân tích sự làm việc, yêu cầu đối với bể SBR........................................42
PHẦN 5.................................................................................................46
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ................................................................46
5.1. Kết luận...........................................................................................46
5.2. Kiến nghị.........................................................................................47
TÀI LIỆU THAM KHẢO......................................................................48
I. Tài liệu trong nước..............................................................................48
1
PHẦN 1
MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Trong những năm, qua ngành chăn nuôi phát triển khá bền vững và đạt
kết quả đáng ghi nhận, đáp ứng cơ bản nhu cầu thực phẩm trong nướcngày
càng cao của xã hội. Ngày nay, ngành chăn nuôi nước ta đang có những dịch
chuyển nhanh chóng từ chăn nuôi nông hộ sang chăn nuôi trang trại, công
nghiệp; từ chăn nuôi nhỏ lẻ lên chăn nuôi quy mô lớn. Đảng và Chính phủ
quan tâm tới ngành chăn nuôi để cùng với ngành trồng trọt, thủy sản đảm bảo
an ninh lương thực, thức phẩm thông quanhững chủ trương, chính sách nhằm
định hướng và tạo ra những cơ chế khuyến khích để ngành chăn nuôi phát
triển nhanh, mạnh và vững chắc. Tuy nhiên,mặt chưa được của chăn nuôi đó
là vấn đề ô nhiễm môi trường. Cộng đồng khoa học trong và ngoài nước đã
chỉ rõ gây ô nhiễm môi trường lớn nhất trong nông nghiệp ở Việt Nam là từ
trồng trọt và chăn nuôi. Theo báo cáo của Tổ chức Nông Lương Thế giới
(FAO), chất thải của gia súc toàn cầu tạo ra 65% lượng Nitơ oxit (N 2O) trong
khí quyển. Đây là loại khí có khả năng hấp thụ năng lượng mặt trời cao gấp
296 lần so với khí CO2. Cùng với các loại khí khác như CO 2, CH4,… gây nên
hiệu ứng nhà kính làm trái đất nóng lên Theo số liệu của Tổng cục thống kê,
năm 2014 đàn lợn nước ta có khoản 26,76 triệu con, đàn trâu bò khoảng 7,75
triệu con, đàn gia cầm khoảng 327,69 triệu con. Trong đó chăn nuôi nông hộ
hiện tại vẫn chiếm tỷ trọng khoảng 65-70% về số lượng và sản lượng. Từ số
đầu gia súc, gia cầm đó có quy đổi được lượng chất thải rắn (phân chất độn
chuồng, các loại thức ăn thừa hoặc rơi vãi) đàn gia súc, gia cầm của thải ra
khoảng trên 76 triệu tấn, và khoảng trên 30 triệu khối chất thải lỏng (nước
tiểu, nước rửa chuồng, nước từ sân chơi, bãi vận động, bãi chăn). Phân của
vật nuôi chứa nhiều chất chứa nitơ, phốt pho, kẽm, đồng, chì, Asen,
2
Niken(kim loại nặng)… và các vi sinh vật gây hại khác không những gây ô
nhiễm không khí mà còn làm ô nhiễm đất, làm rối loạn độ phì đất, mặt nước
mà cả nguồn nước ngầm.
Xuất phát từ thực tế đó, dưới sự hướng dẫn của giảng viên ThS. Hoàng
Quý Nhân, em tiến hành nghiên cứu đề tài: “Đề xuất ứng dụng công nghệ
bùn hạt hiếu khí trong xử lý nước thải chăn nuôi tại trang trại lợn giống
F1 Phượng Tiến , xã Phượng Tiến, huyện Định Hóa, tỉnh Thái Nguyên.”
1.2. Mục tiêu nghiên cứu
1.2.1. Mục tiêu chung
–Đề
xuất ứng dụng mô hình công nghệ bùn hạt hiếu khí trong xử lý
nước thải chăn nuôi tại tại Trang Trại Lợn Giống F1 Phượng Tiến – Công ty
Cổ Phần Việt tại xóm Phỉnh, xã Phượng Tiến, huyện Định Hóa, tỉnh Thái
Nguyên.
1.2.2.Mục tiêu cụ thể
–Đánh
giá chất lượng nước thải chăn nuôi sau khi xử lý tại cơ sở thực
tập Trang Trại Lợn Giống F1 Phượng Tiến – Công ty Cổ Phần Việt tại xóm
Phỉnh, xã Phượng Tiến, huyện Định Hóa, tỉnh Thái Nguyên
–Đề
xuất ứng dụng công nghệ bùn hạt hiếu khí trong xử lý nước thải
chăn nuôi trong đó cơ bản giới thiệu được công nghệ này, tính hiệu quả, quy
trình vận hành, thiết thực của công nghệ.
1.3.Ý nghĩa của đề tài
1.3.1. Ý nghĩa của đề tài trong nghiên cứu khoa học
–Phản
ánh thực trạng về chất lượng nước thải chăn nuôi tại: “Trang trại
lợn giống F1 Phượng Tiến”
–Cảnh
báo suy thoái và ô nhiễm môi trường và đề xuất phương án áp
dụng công nghệ bùn hạt hiếu khí trọng xử lý nước thải chăn nuôi lợn.
–Với
việc đưa ra đề xuất áp dụng công nghệ bùn hạt hiếu khí vào trong
3
xử lý nước thải chăn nuôi, đề tài này có ý nghĩa đưa ra một hướng đi mới góp
phần dần dần thay đổi các công nghệ xử lý nước thải cũ đã dần trở nên lỗi
thời và không đáp ứng được các yêu cầu về chỉ tiêu chất thải đầu ra.
–Xử
lý hiệu quả nước thải chăn nuôi ngăn ngừa nguy cơ ô nhiễm nguồn
nước ngầm, nước mặt, môi trường không khí, đất từ ngành chăn nuôi, giúp
ngành chăn nuôi tại Việt Nam phát triển bền vững hơn
1.3.2. Ý nghĩa trong thực tiễn của đề tài
Đây là cơ hội giúp bản thân tôi vận dụng những kiến thức đã học
vào thực tế, học hỏi thêm kiến thức về kỹ năng, tổng hợp và phân tích số
liệu, nắm vững các bước lấy mẫu, bảo quản và phân tích mẫu, tiếp thu và
học hỏi những kiến thức từ thực tế
4
PHẦN 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Cơ sở pháp lý của đề tài
Công tác quản lý nhà nước về môi trường phải dựa trên các văn bản
pháp luật, pháp quy của các cơ quan quản lý nhà nước. Từ năm 1993 đến nay
đã có các văn bản hành chính sau trong lĩnh vực quản lý nhà nước về môi
trường (BVMT):
-Luật bảo vệ môi trường 2014 số 55/2014/QH13 ngày 23 tháng 06
năm 2014.
- Luật tài nguyên nước số: 17/2012/QH13 do Quốc hội nước CHXHCN
Việt Nam thông qua ngày 21/6/2012.
- QCVN 62-MT:2016/BTNMT do “ Tổ soạn thảo quy chuẩn kỹ thuật
quốc gia về nước thải chăn nuôi” biên soạn, Tổng cục môi trường, Vụ khoa
học và công nghệ, Vụ Pháp chế trình duyệt và được ban hành theo Thông tư
số 04/2016/TT-BTNMT ngày 29 tháng 4 năm 2016 của Bộ trưởng Bộ Tài
nguyên và Môi trường.
- Nghị định 25/2013/NĐ-CP ngày 29/3/2013 của Chính Phủ và các
thông tư hướng dẫn về thu phí BẢO VỆ MÔI TRƯỜNG đối với nước thải.
- Nghị quyết số 41-NQ/TW ngày 15/11/2004 về bảo vệ môi trường
trong thời kì đẩy mạnh CNH-HĐH đất nước.
- Nghị định 19/2015/NĐ-CP ngày 14/12/2015 của Chính phủ quy định
chi tiết và hướng dẫn thi hành một số điều của Luật BẢO VỆ MÔI
TRƯỜNG.
- Nghị định 201/2013/NĐ-CP ngày 27/11/2013 của Chính phủ quy định
chi tiết thi hành một số điều của Luật Tài nguyên nước.
- Nghị định 179/2013/NĐ-CP ngày 14/11/2013 quy định về xử phạt vi
phạm hành chính trong lĩnh vực bảo vệ môi trường.
5
- Nghị định 80/2014/NĐ-CP ngày 6/8/2014 về thoát nước và xử lý
nước thải đối với các tổ chức, cá nhân và các hộ gia đình trên phạm vi cả nước.
- Thông tư số 07/2007/TT-BTNMT ngày 3/7/2007 hướng dẫn phân loại
và quyết định danh mục cơ sở gây ô nhiễm môi trường cần phải xử lý.
- Thông tư số 04/2010/TT-BNNPTNT, ngày 15/1/2010 ban hành Quy
chuẩn kỹ thuật Quốc Gia về điều kiện trại chăn nuôi lợn, trại chăn nuôi gia
cầm an toàn sinh học.
- Quy chuẩn Việt Nam QCVN 01 - 14: 2010/BNNPTNT quy chuẩn kỹ
thuật Quốc gia điều kiện trại chăn nuôi lợn an toàn sinh học.
- Thông tư số 04/2016/TT-BTNMT, ngày 29/4/2016 của Bộ Tài nguyên
và môi trường về ban hành Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về môi trường.
- Quy chuẩn Việt Nam QCVN 62-MT:2016/BTNMT: Quy chuẩn kỹ
thuật Quốc gia về nước thải chăn nuôi.
- Thông tư số 36/2015/TT-BTNMT, ngày 30/6/2015 của Bộ Tài nguyên
môi trường về quản lý chất thải nguy hại.
- Quy chuẩn Việt Nam QCVN 08:2015/BTNMT: quy chuẩn kỹ thuật
Quốc gia về chất lượng nước mặt.
- Quy chuẩn Việt Nam QCVN 40:2011/BTNMT: quy chuẩn kỹ thuật
Quốc gia về nước thải sinh hoạt.
2.2. Cơ sở lý luận khoa học của đề tài
2.2.1. Cơ sở khoa học về môi trường
2.2.1.1 Một số khái niệm về môi trường
• Điều 3 luật Bảo Vệ Môi Trường Việt Nam 2014 đưa ra một số khái
niệm như sau:
–Môi
trường là hệ thống các yếu tố vật chất tự nhiên và nhân tạo có tác
động đối với sự tồn tại và phát triển của con người và sinh vật[1].
–Chất
thải là vật chất được thải ra từ sản xuất, kinh doanh, dịch vụ, sinh
6
hoạt hoặc hoạt động khác [1].
–Chất
gây ô nhiễm là các chất hóa học, các yếu tố vật lý và sinh học khi
xuất hiện trong môi trường cao hơn ngưỡng cho phép làm cho môi trường bị ô
nhiễm [1].
–Ô
nhiễm môi trường là sự biến đổi của các thành phần môi trường
không phù hợp với quy chuẩn kỹ thuật môi trường và tiêu chuẩn môi trường
gây ảnh hưởng xấu đến con người và sinh vật [1].
–Tiêu
chuẩn môi trường là mức giới hạn của các thông số về chất lượng
môi trường xung quanh, hàm lượng của các chất gây ô nhiễm có trong chất
thải, các yêu cầu kỹ thuật và quản lý được các cơ quan nhà nước và các tổ
chức công bố dưới dạng văn bản tự nguyện áp dụng để bảo vệ môi trường [1].
– Quy
chuẩn kỹ thuật môi trường là mức giới hạn của các thông số
về chất lượng môi trường xung quanh, hàm lượng của các chất gây ô
nhiễm có trong chất thải, các yêu cầu kỹ thuật và quản lý được cơ quan
nhà nước có thẩm quyền ban hành dưới dạng văn bản bắt buộc áp dụng để
bảo vệ môi trường.
• Theo UNESCO: “Môi trường là toàn bộ các hệ thống tự nhiên và các
yếu tố vật chất do hoạt động của con người tạo ra, trong đó con người sinh
sống bằng lao động, đã khai thác các nguồn tài nguyên thiên nhiên hoặc nhân
tạo nhằm thỏa mãn nhu cầu cùa con người.”
• Theo khoản 1.3 của QCVN 62-MT:2016B/TNMT Quy chuẩn kỹ
thuật Quốc gia về nước thải chăn nuôi thì “Nước thải chăn nuôi là nước thải
xả ra từ quá trình chăn nuôi các loại động vật, bao gồm cả chăn nuôi của hộ
gia đình. Nước thải sinh hoạt của cơ sở chăn nuôi khi nhập vào hệ thống xử
lý nước thải chăn nuôi thì tính chung là nước thải chăn nuôi.”
• Theo Wikipedia:
–Tài
nguyên nước là các nguồn nước mà con người sử dụng hoặc có thể
sử dụng vào những mục đích khác nhau
7
–Nước
mặt là nước trong sông, hồ hoặc nước ngọt trong vùng đất ngập
–Nước
ngầm là một dạng nước dưới đất, là nước ngọt được chứa trong
nước
các lỗ rỗng của đất hoặc đá
2.3. Cơ sở thực tiễn của đề tài
2.3.1.Tổng quan về tài nguyên nước
2.3.1.1. Tài nguyên nước trên thế giới
Qua nhiều kết quả khảo sát, tính toán và suy diễn, các nhà khoa học
nhận định tổng lượng nước có trên hành tinh này ước chừng 1,4 – 1,8 tỷ km 3.
Phân bố ở 4 quyển: khí quyển, thủy quyển, địa quyển và sinh quyển.
Bảng 2.1. Phân phối nước trên trái đất (theo A. J. Raudkivi, 1979).
STT
1
2
3
4
5
6
7
8
9
Nơi chứa nước
Biển và đại dương
Nước ngầm
(Lượng nước đến 800 m)
Băng hà
Hồ nước ngọt
Hồ nước mặn
Hơi ẩm trong đất
Hơi ẩm trong khí quyển
Sinh vật
Nước sông
Thể tích
Diện tích
Tỷ lệ
(Triệu m3)
1.370.322,0
64.000,0
(4.000,0)
24.000,0
125,0
105,0
75,0
14,0
10,0
1,2
(Triệu km2)
360
129
(%)
93,93
4,39
(0,27)
1,65
0,009
0,008
0,005
0,001
0,0008
0,0001
16
510
Đa số lượng là nước mặn không sử dụng cho sinh hoạt và sản xuất
nông nghiệp và công nghiệp được. Lượng nước ngọt ở trong lòng đất và
băng hà ở 2 cực là lượng nước ngọt khá tinh khiết, chiếm trên 1,6 % tổng
lượng nước trên trái đất.
Con người chỉ mới khai thác được 0,017 % lượng nước có trên địa
cầu. Theo sự ước tính, bình quân trên toàn thế giới có chừng khoảng 40%
8
lượng nước cung cấp được sử dụng cho công nghiệp, 50% cho nông nghiệp
và 10% cho sinh hoạt.
Trung bình mỗi ngày trên trái đất có khoảng 2 triệu tấn chất thải sinh hoạt
đổ ra sông hồ và biển cả, 70% lượng chất thải công nghiệp không qua xử lý bị
trực tiếp đổ vào các nguồn nước tại các quốc gia đang phát triển. Đây là thống kê
của Viện Nước quốc tế (SIWI) được công bố tại Tuần lễ Nước thế giới (World
Water Week) khai mạc tại Stockholm, thủ đô Thụy Điển ngày 5/9.
Thực tế trên khiến nguồn nước dùng trong sinh hoạt của con người bị ô
nhiễm nghiêm trọng.
Thiếu vệ sinh và thiếu nước sạch là nguyên nhân gây tử vong cho hơn
1,6 triệu trẻ em mỗi năm.Tổ chức Lương Nông LHQ (FAO) cảnh báo trong
15 năm tới sẽ có gần 2 tỷ người phải sống tại các khu vực khan hiếm nguồn
nước và 2/3 cư dân trên hành tinh có thể bị thiếu nước.
2..3.1.2. Tài nguyên nước ở Việt Nam
Nếu tính cả lượng nước từ bên ngoài chảy vào lãnh thổ nước ta qua hai
con sông lớn là sông Cửu long ( 550 km 3 ) và sông Hồng ( 50 km 3 ) thì tổng
lượng nước mưa nhận được hằng năm khoảng 1.240 km 3 và lượng nước mà
các con sông đổ ra biển hằng năm khoảng 900 km 3 . Như vậy so với nhiều
nước, Việt nam có nguồn nước ngọt khá dồi dào lượng nước bình quân cho
mỗi đầu người đạt tới 17.000 m3 / người/ năm. Do nền kinh tế nước ta chưa
phát triển nên nhu cầu về lượng nước sử dụng chưa cao, hiện nay mới chỉ
khai thác được 500 m3 /người/năm nghĩa là chỉ khai thác được 3% lượng nước
được tự nhiên cung cấp và chủ yếu là chỉ khai thác lớp nước mặt của các dòng
sông và phần lớn tập trung cho sản xuất nông nghiệp (Cao Liêm- Trần Đức
Viên, 1990)
Lượng nước sử dụng hằng năm cho nông nghiệp khoảng 93 tỷ m3 , cho
công nghiệp khoảng 17,3 tỷ m 3 , cho dịch vụ là 2 tỷ m 3 , cho sinh hoạt là 3,09
9
tỷ m3 .
Tính đến năm 2030 cơ cấu dùng nước sẽ thay đổi theo xu hướng Nông
nghiệp 75%, Công nghiệp 16%, tiêu dùng 9%. Nhu cầu dùng nước sẽ tăng
gấp đôi, chiếm khoảng 1/10 lượng nước sông ngòi, 1/3 lượng nước nội địa,
1/3 lượng nước chảy ổn định.
Giống như một số nước trên thế giới, Việt Nam cũng đang đứng trước
thách thức hết sức lớn về nạn ô nhiễm môi trường nước bao gồm cả nước mặt,
nước dưới đất và nước biển.
2.3.2. Nước thải chăn nuôi
Nước thải phát sinh trong ngành chăn nuôi gia súc bao gồm nước từ
quy trình tắm rửa, vệ sinh chuồng trại, các loại máng ăn uống của gia súc...
Đây là loại nước thải gây ô nhiễm cao nhất vì nó chứa rất nhiều các chất hữu
cơ, hàm lượng các chất hữu cơ có trong nước thải chăn nuôi gia súc có thể
chiếm đến 70-80%, thường bao gồm các loại Protetin, lipid, hidrocacbon, các
dẫn xuất axit amin, cellulose...
Hàm lượng các chất vô cơ chiếm khoảng 20-30% thường bao gồm
muối photphat, đất cát, muối nitrat, icon Cl -, SO42-, PO43-... Ngoài các chất hữu
cơ và vô cơ, nước thải này còn bao gồm các vi sinh vật gây bệnh như E.coli,
Salmonella sp, Shigenla sp, Clostridium sp, Proteus...và các loại virus, kí sinh
trùng gây hại...
Với đặc điểm nguồn nước thải ngành chăn nuôi như thế, nếu không có
biện pháp xử lý nước thải thích hợp sẽ gây ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe
con người cũng như gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng.
Bảng 2.2. Thành phần (%) của phân gia súc gia cầm
Loại
phân
Nước
Nitơ
P2O5
K2O
CaO
MgO
10
Lợn
82.2
0.60
0.41
0.26
0.09
0.10
Trâu, bò
83.14
0.29
0.17
1.00
0.35
0.13
Gà
56.0
1.63
0.54
0.85
2.40
0.74
(Nguồn: Trần Mạnh Hải- 2010)
2.3.2.1. Các chỉ số đánh giá chất lượng nước thải chăn nuôi
Bảng 2.3. Giá trị C để làm cơ sở tính toán giá trị tối đa cho phép của các
thông số ô nhiễm trong nước thải chăn nuôi
TT
Thông số
Đơn vị
1
pH
2
Giá trị C
-
A
6-9
B
5,5-9
BOD5
mg/l
40
100
3
COD
mg/l
100
300
4
Tổng chất rắn lơ lửng
mg/l
50
150
5
Tổng Nitơ (theo N)
mg/l
50
150
3000
5000
Tổng Coliform
MPN hoặc
CFU/100 ml
(QCVN 62-MT:2016B/TNMT)
Cột A Bảng 2.3 quy định giá trị C của các thông số ô nhiễm trong nước
thải chăn nuôi khi xả ra nguồn nước được dùng cho mục đích cấp nước sinh
hoạt. Cột B Bảng 2.3 quy định giá trị C của các thông số ô nhiễm trong nước
thải chăn nuôi khi xả ra nguồn nước không dùng cho mục đích cấp nước sinh
hoạt.
Mục đích sử dụng của nguồn tiếp nhận nước thải được xác định tại khu
vực tiếp nhận nước thải.
2.3.2.2. Chất thải chăn nuôi lợn
Chất thải sinh ra do hoạt động chăn nuôi lợn bao gồm các chất thải như
phân, nước tiểu, nước rửa chuồng, thức ăn… các chất này là các chất dễ phân
11
hủy sinh học do chúng chưa nhiều các chất như Carbohydrate, protein, chất
béo... Quá trình phân giải các hợp chất hữu cơ này sẽ sinh ra các chất khí có
mùi hôi thối như H2S, NH3… gây ô nhiễm môi trường
Hàng ngày lượng phân và nước tiểu của lợn thải ra có thể chiếm 6-8%
khối lượng cơ thể. Các chất này chứa hàm lượng cao các chất ô nhiễm. Theo
một số nghiên cứu các chỉ tiêu ô nhiễm trong chất thải của gia súc đều cao
hơn của người theo tỉ lệ tương ứng BOD 5 là 5:1, tổng Nitơ là 7:1, TSS là
10:1…
Khối lượng chất thải chăn nuôi tùy thuộc vào giống, độ tuổi, giai đoạn
phát triển, khẩu phần ăn và thể trọng của đàn lợn. Lượng phân và nước tiểu
tăng nhanh theo quá trình tăng thể trọng. Nếu tính trung bình theo khối lượng
cơ thể thì lượng phân thải ra mỗi ngày của vật nuôi rất cao, nhất là đối với lợn
cao sản.
Ngoài phân và nước tiểu, lượng thức ăn thừa, xác lợn chết, các loại
chất thải từ quá trình chăm sóc, và điều trị bệnh cho gia súc cũng là nguồn ô
nhiễm đáng nguy hại nếu không được xử lý thích hợp trước khi thải ra ngoài
môi trường
2.4. Hiện trạng ô nhiễm nước thải từ hoạt động chăn nuôi ở nước ta
Trong những năm qua, ngành chăn nuôi phát triển khá bền vững và đạt
kết quả đáng ghi nhận, đáp ứng cơ bản nhu cầu thực phẩm trong nước ngày
càng cao của xã hội. Ngày nay, ngành chăn nuôi nước ta đang có những dịch
chuyển nhanh chóng từ chăn nuôi nông hộ sang chăn nuôi trang trại, công
nghiệp; từ chăn nuôi nhỏ lẻ lên chăn nuôi quy mô lớn. Đảng và Chính phủ
quan tâm tới ngành chăn nuôi để cùng với ngành trồng trọt, thủy sản đảm bảo
an ninh lương thực, thực phẩm. Đồng thời thông qua những chủ trương, chính
sách Nhà nước định hướng và tạo ra những cơ chế khuyến khích để ngành
chăn nuôi phát triển nhanh, mạnh và vững chắc.
Tuy nhiên, mặt chưa được của chăn nuôi đó là vấn đề ô nhiễm môi
12
trường. Cộng đồng khoa học trong và ngoài nước đã chỉ rõ gây ô nhiễm môi
trường lớn nhất trong nông nghiệp ở Việt Nam là từ trồng trọt và chăn nuôi.
Theo báo cáo của Tổ chức Nông Lương Thế giới (FAO), chất thải của gia súc
toàn cầu tạo ra 65% lượng Nitơ oxit (N 2O) trong khí quyển. Đây là loại khí có
khả năng hấp thụ năng lượng mặt trời cao gấp 296 lần so với khí CO 2. Cùng
với các loại khí khác như CO2, CH4,… gây nên hiệu ứng nhà kính làm trái đất
nóng lên.
Theo số liệu của Tổng cục thống kê, năm 2014 đàn lợn nước ta có
khoản 26,76 triệu con, đàn trâu bò khoảng 7,75 triệu con, đàn gia cầm khoảng
327,69 triệu con. Trong đó chăn nuôi nông hộ hiện tại vẫn chiếm tỷ trọng
khoảng 65-70% về số lượng và sản lượng. Từ số đầu gia súc, gia cầm đó có
thể quy đổi được lượng chất thải rắn (phân chất độn chuồng, các loại thức ăn
thừa hoặc rơi vãi) đàn gia súc, gia cầm của thải ra khoảng trên 76 triệu tấn, và
khoảng trên 35 triệu khối chất thải lỏng (nước tiểu, nước rửa chuồng, nước từ
sân chơi, bãi vận động, bãi chăn). Phân của vật nuôi chứa nhiều chất chứa
nitơ, phốt pho, kẽm, đồng, chì, Asen, Niken (kim loại nặng)… và các vi sinh
vật gây hại khác không những gây ô nhiễm không khí mà còn làm ô nhiễm
đất, làm rối loạn độ phì đất, mặt nước mà cả nguồn nước ngầm [12].
Đi kèm theo đó là gần 14,5 triệu tấn thức ăn chăn nuôi được sản xuất
từ 203 nhà máy. Quá trình sản xuất thức ăn chăn nuôi từ các nhà máy đã thải
ra môi trường lượng rất lớn chất khí gây hiệu ứng nhà kính (GHG) và các chất
thải khác gây ô nhiễm môi trường [12].
Ngoài ra, ô nhiễm môi trường còn có thể xảy ra trong quá trình giết mổ,
sơ chế sản phẩm động vật;Trong các cơ sở sản xuất thuốc thú y, chẩn đoán
xét nghiệm bệnh động vật;Trong quá trình xử lý các ổ dịch và xử lý xác động
vật bị dịch bệnh…là không nhỏ. Quá trình sinh sống của gia súc, gia cầm ngoài
thải ra chất thải như nói trên thì còn bài thải các loại khi hình thành từ quá trình hô
hấp của vật nuôi và thải ra các loại mầm bệnh, ký sinh trùng, các vi sinh vật có thể
13
gây hại trực tiếp hoặc gián tiếp đến sức khỏe con người và môi trường sinh thái
như: E. Coli, Salmonella, Streptococcus fecalis, Enterobacteriae, …
2.4.1. Tác động tiêu cực của nước thải chăn nuôi
2.4.1.1. Ô nhiễm môi trường nước
Nồng độ chất hữu cơ cao trong nước thải chăn nuôi lợn khi xảy ra quá
trình phân hủy sẽ làm giảm nồng độ ôxy hòa tan trong nước, gây thiếu ôxy
cho các quá trình hô hấp của hệ thủy sinh vật. Quá trình phân hủy chất hữu cơ
còn tạo môi trường phân hủy yếm khí sinh ra các hợp chất độc và những loài
tảo độc tác động xấu đến hệ sinh thái trong vùng. Khi các hệ sinh vật nước
bị suy giảm sẽ gây mất cân bằng sinh thái, cản trở quá trình tự làm sạch của
sông, ao hồ. Con người, động vật, thực vật gián tiếp sử dụng nguồn nước
này cũng sẽ bị tác động và ảnh hưởng xấu.
Theo kết quả phân tích chất lượng nước thải chăn nuôi của Viện Công
nghệ Môi trường Hà Nội cho thấy nồng độ chất ô nhiễm ở một số trại lợn khu
vực phía bắc là rất cao.
Bảng 2.4. Thành phần nước thải ở một số trại lợn phía Bắc
0
COD
T-N
N-NH4+
T-P
SS
(mg/l)
(mg/l)
(mg/l)
(mg/l)
(mg/l)
pH
TC
Vĩnh Phúc
7,32
29
4590
967,3
870
295
9520
Hưng Yên
7,87
30,5
3584
202
158
54,9
1880
Thái Bình
7,3
30
2575
425
425
102
800
Hà Nội
7,5
32
7219
247
237
120
3200
(Viện Công nghệ Môi trường Hà Nội, 2012) [5].
Bên cạnh đó, nước thải chăn nuôi có thể thấm xuống đất vào mạch
nước ngầm gây ô nhiễm nguồn nước ngầm, đặc biệt là những giếng mạch
nông gần chuồng nuôi.
Quá trình chuyển hóa urê trong nước tiểu động vật cũng góp phần đáng
14
kể trong việc gây ô nhiễm môi trường nước.
Enzyme ureaza
CO(NH2)2 + 2H2O
(NH4)2CO3
2NH3 + CO2 + H2O
Nitrosomonas bacteria
2NO2 + 2H+ + 2H2O
2NH3 + 3O2
Nitro bacteria
2NO2 + O2
NO3
2NO3
N2O
N2
Trong nước, nồng độ NO3- cao có thể gây độc hại cho con người. Do
trong hệ tiêu hóa, ở điều kiện thích hợp NO 3- chuyển thành NO2- có thể hấp
thu vào máu kết hợp với hồng cầu, ức chế chức năng vận chuyển ôxy của
hồng cầu.
2.4.1.2. Tác động đến môi trường không khí.
Khi phân hủy, thức ăn gia súc là những hợp chất hữu cơ dễ bị phân hủy
sinh học, giàu Nitơ, Phốt pho và một số thành phần khác, tạo ra nhiều hợp
chất như: Axít amin, axít béo, các chất khí CO2, CH4, H2S, NH3. Những khí
này tạo nên mùi hôi thối trong hầu hết khu vực chăn nuôi, ảnh hưởng trực tiếp
đến môi trường, sức khỏe con người và các loài động vật khác.
Theo kết quả phân tích chất lượng môi trường không khí ở một số xí
nghiệp chăn nuôi quốc doanh của Viện Khoa Học Nông Nghiệp Miền Nam
cho thấy môi trường không khí trong khu vực chăn nuôi và văn phòng bị ô
nhiễm nặng.
15
Bảng 2.5. Chất lượng không khí chuồng nuôi của một số xí nghiệp
quốc doanh
Hàm lượng chất gây ô nhiễm (mg/m3)
Bụi
NH3
H2S
Vị trí lấy mẫu
Xí nghiệp giống cấp 1
Khu vực văn phòng
0,250
0,120
0,060
Khu vực chăn nuôi
0,300
0,640
1,100
Xí nghiệp chăn nuôi lợn Phước Long
Khu vực văn phòng
0,420
0,300
0,076
Khu vực chăn nuôi
0,300
3,420
3,470
Xí nghiệp chăn nuôi lợn 3/2
Khu vực văn phòng
0,320
0,040
0,072
Khu vực chăn nuôi
0,350
1,360
1,450
-
0,2
0,42
QCVN 06:2009
(Viện Khoa học Miền Nam, 1999) [6].
Có rất nhiều loại khí sinh ra trong quá trình phân hủy hiếu khí hay kị
khí chất thải chăn nuôi. Thành phần chất thải chăn nuôi có thể chia làm 3
nhóm: Protein, carbohydrate và mỡ. Quá trình phân hủy kị khí sinh ra nhiều
sản phẩm trung gian và sản phẩm cuối khác nhau.
NH3
Protein
Indole, Schatole, phenol
Axít hữu cơ mạch ngắn
Carbohydrates
Các axít hữu cơ
Alcoho
Mỡ
Axít béo
Alcoho
Aldehydes,ketones
H2O, CO2, hydrocarbon mạch ngắn
Aldehydes và ketones
H2O, CO2 và CH4
16
Bảng 2.6. Đặc điểm các khí sinh ra khi phân hủy kị khí
Giới hạn
tiếp xúc
Tác hại
Nhẹ hơn
không khí
20 ppm
Kích thích mắt và đường hô
hấp trên gây ngạt ở nồng độ
cao, dẫn đến tử vong
CO2
Không
mùi
Nặng hơn
không khí
1000
ppm
H2S
Mùi
trứng
thối
Nặng hơn
không khí
10 ppm
CH4
Không
mùi
Nhẹ hơn
không khí
1000
ppm
Loại khí
Mùi
Đặc điểm
NH3
Mùi
hăng,
xốc
Gây uể oải, nhức đầu, có thể
gây ngạt dẫn đến tử vong ở
nồng độ cao
Là khí độc gây nhức đầu,
chóng mặt, buồn nôn, bất tỉnh,
tử vong
Gây nhức đầu, gây ngạt, gây
nổ ở nồng độ 5 - 15% trong
không khí.
2.4.1.3. Tác động đến môi trường đất.
Chất thải chăn nuôi không qua xử lý, được mang đi sử dụng cho trồng
trọt như tưới nước, bón cho cây, rau, củ,…Những thực phẩm này làm thức ăn
cho người và động vật rất nguy hiểm. Nhiều nghiên cứu cho thấy khả năng
tồn tại của mầm bệnh trong đất, cây cỏ có thể gây bệnh cho con người và gia
súc; đặc biệt là các bệnh về đường ruột như thương hàn, phó thương hàn,
viêm gan, giun sán,…
2.5. Một số công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi
Việc xử lý chất thải chăn nuôi nhằm giảm nồng độ các chất ô nhiễm
trong nước thải đến một nồng độ nằm trong giới hạn cho phép xả thải vào môi
trường. Việc lựa chọn các công nghệ xử lý phụ thuộc vào nhiều yếu tố: yêu
cầu về công nghệ, thành phần các chất trong nguồn nước thải, tiềm lực về
kinh tế của trang trại chăn nuôi, tính hiệu quả của công nghệ...
