Khóa luận Đánh giá hiện trạng nước thải chăn nuôi sau xử lý biogas tại xã Cát nê, huyện Đại từ, tỉnh Thái Nguyên

i: ĐÁNH GIÁ HIỆN TRẠNG NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI SAU XỬ LÝ BIOGAS TẠI XÃ CÁT NÊ, HUYỆN ĐẠI TỪ, TỈNH THÁI NGUYÊN KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo : Chính quy Chuyên ngành :Khoa học môi trường Khoa : Môi Trường Khóa học : 2013 – 2018 Giảng viên hướng dẫn: Ths. Nguyễn Minh Cảnh Thái Nguyên- năm 2018 DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: Tính chất nước thải chăn nuôi heo ................................................. 16 Bảng 2.2. Lượng phân thải ra ngoài của các loại vật nuôi .............................. 18 Bảng 2.2 . Tốc độ tăng trưởng nông nghiệp Việt Nam hàng năm .................. 21 Bảng 2.4. Lượng chất thải hàng ngày của động vật theo% khối lượng cơ thể 23 Bảng 2.5. Lượng phân thải ra ở gia súc, gia cầm hàng ngày .......................... 23 Bảng 2.6. Thành phần hoá học của phân lợn từ 70 – 100 kg .......................... 24 Bảng 4.1. Số lượng trâu, bò, lợn của xã Cát Nê năm 2018 ............................. 35 Bảng 4.2: Thống kê việc xử lý chất thải chăn nuôi tại xã Cát Nê .................. 37 Bảng 4.3: Kết quả phân tích nước thải chăn nuôi trước khi qua xử lý biogas 39 Bảng 4.4: Kết quả phân tích mẫu nước thải đã qua xử lý biogas ................... 41 DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 4.1. Biểu đồ tỷ lệ hộ dân xử lý chất thải chăn nuôi ................................ 38 Hình 4.2. Biểu đồ thể hiện nước thải chưa qua xử lý biogas .......................... 40 Hình 4.3. Biểu đồ thể hiện nước thải qua xử lý biogas .................................. 42 MỤC LỤC PHẦN 1 ........................................................................................................... 10 MỞ ĐẦU ......................................................................................................... 10 1.1.Đặt vấn đề .............................................................................................. 10 1.2. Mục tiêu của đề tài ................................................................................ 11 1.2.1. Mục tiêu tổng quát .......................................................................... 11 1.2.2. Mục tiêu cụ thể ............................................................................... 12 1.3. Ý nghĩa của đề tài.................................................................................. 12 1.3.1. Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học .............................. 12 1.3.2. Ý nghĩa trong thực tiễn ................................................................... 12 PHẦN 2 ........................................................................................................... 13 TỔNG QUAN TÀI LIỆU ............................................................................... 13 2.1. Cơ sở khoa học ...................................................................................... 13 2.1.1. Một số khái niệm cơ bản ................................................................. 13 2.1.2. Tổng quan về chất thải chăn nuôi ................................................... 14 2.1.3. Nguồn gốc phát sinh chất thải chăn nuôi ........................................ 15 2.1.4. Thành phần chất thải chăn nuôi ...................................................... 15 2.1.5. Đặc tính của chất thải chăn nuôi ..................................................... 16 2.2. Cơ sở pháp lý ........................................................................................ 18 2.3. Tình hình chăn nuôi và xử dụng công nghệ biogas trên thế giới và Việt Nam .............................................................................................................. 19 2.3.1. Tình hình chăn nuôi trên thế giới và ở Việt Nam ........................... 19 2.3.1.1 Tình hình chăn nuôi ............................................................................ 19 2.3.1.2. Tình hình phế thải của ngành chăn nuôi ở Việt Nam ........................ 22 2.3.2. Lịch xử phát triển của công nghệ biogas ........................................ 26 2.3.2.1. Trên thế giới ....................................................................................... 26 2.3.2.2. Tại Việt Nam ...................................................................................... 27 PHẦN 3 ........................................................................................................... 30 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU............... 30 3.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu nghiên cứu...................................... 30 3.2. Địa điểm và thời gian tiến hành ............................................................ 30 3.3. Nội dung nghiên cứu ............................................................................. 30 3.4. Phương pháp nghiên cứu ...................................................................... 30 3.4.1. Phương pháp thu thập số liệu thứ cấp ............................................. 30 3.4.2. Phương pháp điều tra phỏng vấn .................................................... 31 3.4.3. Phương pháp điều tra thực địa ........................................................ 31 3.4.4. Phương pháp lấy mẫu và phân tích ................................................. 31 3.4.5. Phương pháp thống kê và trình bày số liệu .................................... 31 PHẦN 4 ........................................................................................................... 32 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN .............................................. 32 4.1. Điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội của xã Cát Nê, huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên ................................................................................................. 32 4.1.1. Điều kiện tự nhiên ........................................................................... 32 4.1.1.1. Vị trí địa lý ......................................................................................... 32 4.1.1.2. Khí hậu ............................................................................................... 32 4.1.2. Điều kiện kinh tế xã hội .................................................................. 33 4.1.2.1. Sản xuất nông, lâm nghiệp ................................................................. 33 4.1.2.2. Công tác Y tế, dân số: ........................................................................ 34 4.1.2.3. Công tác giáo dục: .............................................................................. 34 4.2. Tình hình phát triển chăn nuôi và thực trạng môi trường khu vực chăn nuôi xã Cát Nê .............................................................................................. 35 4.2.1. Tình hình phát triển chăn nuôi của xã Cát Nê ................................ 35 4.2.2. Áp lực việc phát triển chăn nuôi đến môi trường tại xã Cát Nê .... 36 4.2.3. Công tác quản lý chất thải chăn nuôi tại các hộ gia đình trên địa bàn xã Cát Nê ................................................................................................... 37 4.3. Đánh giá hiện trạng nước thải chăn nuôi sau xử lý biogas ................... 38 4.3.1. Hiện trạng nước thải chăn nuôi trước khi qua xử lý biogas ........... 39 4.3.2. Hiện trạng nước thải chăn nuôi đã qua xử lý biogas ...................... 41 4.3.3. Các yếu tố ảnh hưởng đến việc phát triển mô hình hầm biogas ..... 43 4.4. Đề xuất một số giải pháp nâng cao hiệu quả xử dụng biogas nhằm bảo vệ môi trường trong chăn nuôi ..................................................................... 43 PHẦN 5 ........................................................................................................... 45 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................................... 45 5.1. Kết luận ................................................................................................. 45 5.2. Kiến nghị ............................................................................................... 45 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 47 I. Tài liệu in ấn ............................................................................................. 47 II. Tài liệu internet ....................................................................................... 47 PHỤ LỤC ........................................................................................................ 48 DANH MỤC TỪ, CỤM TỪ VIẾT TẮT STT Viết tắt Nghĩa cụm từ 1 BVMT Bảo vệ môi trường 2 BTNMT Bộ Tài nguyên và Môi trường 3 BOD 5 Lượng oxy cần thiết để oxy hóa hết các chất hữu cơ và sinh hóa do vi khuẩn gây ra, với thời gian xử lý nước là 5 ngày ở điều kiện nhiệt độ là 20°C. 4 BNNPTNT Bộ nông nghiệp phát triển nông thôn 5 COD Nhu cầu ôxi hóa học 6 NĐ – CP Nghị định Chính phủ 7 NN&PTNT Nông nghiệp và phát triển nông thôn 8 QCVN Quy chuẩn Việt Nam 9 TT Thông tư 10 U NESCO Tổ chức Giáo dục, Khoa học và Văn hóa của Liên hiệp quốc 11 TT Thông tư 12 TSS Tổng chất rắn lơ lửng LỜI CẢM ƠN Thực tập tốt nghiệp là một quá trình hoàn thiện kiến thức, kết hợp giữa lý thuyết và thực tiễn công việc, năng lực công tác thực tế của mỗi sinh viên sau khi ra trường nhằm đáp ứng yêu cầu thực tiễn và nghiên cứu khoa học. Được sự đồng ý của Ban giám hiệu, Ban chủ nhiệm Khoa Môi trường - Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên em đã thực tập tốt nghiệp tại xã Cát Nê - huyện Đại Từ - tỉnh Thái Nguyên để hoàn thiện và nâng cao kiến thức của bản thân. Em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới Ban chủ nhiệm Khoa, cùng các thầy cô giáo khoa Môi Trường - Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên đã truyền đạt cho em những kiến thức, cũng như tạo mọi điều kiện học tập và giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập tại Trường. Đặc biệt, em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy giáo ThS. Nguyễn Minh Cảnh người đã định hướng, hướng dẫn, giúp đỡ và tạo mọi điều kiện tốt nhất để em hoàn thành bản khóa luận này. Em xin chân thành cảm ơn các bác, các cô, chú, anh, chị cán bộ của UBND xã Cát Nê và toàn thể nhân dân trong địa bàn xã Cát Nê - huyện Đại Từ - tỉnh Thái Nguyên đã hết lòng tận tình, chỉ bảo hướng dẫn và giúp đỡ em trong suốt quá trình thực tập. Cuối cùng em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới gia đình, bạn bè những người thân đã động viên và khuyến khích em trong suốt quá trình học tập để em có thể hoàn thành tốt chương trình học tập cũng như báo cáo tốt nghiệp của mình. Với điều kiện, thời gian, kinh nghiệm và kiến thức còn hạn chế nên khóa luận của em còn những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự đóng góp ý kiến và bổ sung của các thầy, cô giáo để bản khóa luận này được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, ngày 25 tháng 05năm 2018 Sinh viên Nguyễn Văn Chiến PHẦN 1 MỞ ĐẦU 1.1.Đặt vấn đề Chăn nuôi là hình thức phổ biến ở các địa phương trong cả nước đặc biệt là khu vực nông thôn, trong đó có tỉnh Thái Nguyên. Chăn nuôi là một trong hai lĩnh vực quan trọng trong nền nông nghiệp (chăn nuôi, trồng trọt), nó không những đáp ứng nhu cầu thực phẩm cho tiêu dùng hàng ngày của mọi người dân trong xã hội mà còn là nguồn thu nhập quan trọng của hàng triệu người dân hiện nay. Cát Nê là xã thuộc huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên có dân số nông thôn chiếm tỉ lệ cao (chiếm tới hơn 90%). Chăn nuôi ngày càng chiếm vai trò chủ đạo trong cơ cấu nông nghiệp của tỉnh nói chung và của huyện nói riêng. Tuy nhiên, hiện nay trên địa bàn xã hình thức chăn nuôi phổ biến vẫn theo quy mô hộ gia đình. Việc chăn nuôi nhỏ lẻ trong nông hộ nhất là trong khu vực dân cư đã gây ra tình trạng ô nhiễm môi trường ngày càng trầm trọng. Bên cạnh những thành quả kinh tế đem lại không thể phủ nhận của chăn nuôi, vấn đề vệ sinh môi trường chăn nuôi và hệ luỵ của chúng tới môi trường, nguy cơ lây lan dịch bệnh và ảnh hưởng tới sức khoẻ của dân cư sống gần nguồn thải, làm giảm sức đề kháng vật nuôi, tăng tỷ lệ mắc bệnh, giảm năng suất và hiệu quả kinh tế... Sức đề kháng của gia súc giảm sút sẽ là nguy cơ gây nên bùng phát dịch bệnh. Chất thải chăn nuôi khi thải ra bị tích tụ bốc mùi hôi thối, lắng đọng gây ách tắc dòng chảy, chất thải theo nguồn nước ngấm xuống nguồn nước ngầm làm ô nhiễm nguồn nước sinh hoạt của người dân.Vì vậy, phải có các giải pháp tăng cường việc làm trong sạch môi trường chăn nuôi, kiểm soát, xử lý chất thải, giữ vững được an toàn sinh học, tăng cường sức khỏe các đàn giống. Xuất phát từ yêu cầu đó, một số dự án, chương trình được triển khai tại xã nhằm giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường trong chăn nuôi được tiến hành trong đó có các dự án hỗ trợ xây dựng hầm biogas xử lý chất thải chăn nuôi được triển khai. Tuy nhiên, việc quản lý, vận hành và xử dụng hầm biogas như thế nào để đạt hiệu quả cao nhất, vừa đem lại lợi ích về kinh tế vừa xử lý được chất thải, không gây ô nhiễm môi trường thứ cấp đang là vấn đề khó khăn đối với của người dân. Ở xã Cát Nê, vấn đề môi trường nói chung và trong chăn nuôi nói riêng thì môi trường mới chỉ được quan tâm trong vài năm trở lại đây khi mà sự phát triển chăn nuôi hàng hoá ngày càng gia tăng và dân số phát triển mạnh thu nhỏ khoảng cách giữa chuồng trại và khu dân cư. Môi trường và phát triển hiện nay là hai vấn đề không thể tách rời nhau. Sự phát triển nhanh chóng của ngành chăn nuôi gia súc đang đe doạ môi trường sống của chúng ta. Việc thải ra các loại chất thải đa dạng, độc hại đã và đang là mối đe doạ lớn cho hệ sinh thái và con người đồng thời làm cho nó trở nên bức bách và cần thiết phải có biện pháp khắc phục. Bất kỳ hộ chăn nuôi nào đều phải có trách nhiệm xử lý nguồn chất thải trước khi xả ra môi trường. Xuất phát từ những vấn đề thực tế trên, được sự phân công của ban chủ nhiệm Khoa Môi Trường tôi thực hiện đề tài: “Đánh giá hiện trạng nước thải chăn nuôi sau xử lý biogas tại xã Cát Nê, huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên. Đề tài được thực hiện dưới sự hướng dẫn của Ths. Nguyễn Minh Cảnh. 1.2. Mục tiêu của đề tài 1.2.1. Mục tiêu tổng quát Đánh giá hiện trạng nước thải chăn nuôi sau xử lý biogas tại xã Cát Nê, huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên. 1.2.2. Mục tiêu cụ thể - Đánh giá tổng quan tình hình ô nhiễm môi trường do nước thải chăn nuôi gia súc trên địa bàn xã hiện nay. Xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ công tác quản lý môi trường. - Đánh giá hiện trạng nước thải chăn nuôi sau xử lý biogas tại xã Cát Nê, huyện Đại Từ, tỉnh Thái Nguyên. - Đề xuất các giải pháp cải thiện chất lượng môi trường chăn nuôi, xử dụng tiết kiệm năng lượng, phát triển hệ thống hầm biogas trong thời gian tới, nâng cao nhận thức cho người dân trong quản lý, vận hành và xử dụng hầm biogas. 1.3. Ý nghĩa của đề tài 1.3.1. Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học - Nâng cao kiến thức, kỹ năng và rút ra kinh nghiệm thực tế phục vụ cho quá trình làm việc sau này. - Vận dụng và phát huy kiến thức đã học tập và nghiên cứu. 1.3.2. Ý nghĩa trong thực tiễn - Đánh giá được tình hình hình ô nhiễm môi trường do nước thải chăn nuôi gia súc và hiệu quả của mô hình hầm biogas quy mô hộ gia đình từ đó biết được những thuận lợi và khó khăn của người dân khi xử dụng hầm biogas và đưa ra một số giải pháp nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường do chất thải thải chăn nuôi. PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1. Cơ sở khoa học 2.1.1. Một số khái niệm cơ bản * Môi trường là gì? Môi trường là tập hợp tất cả các thành phần của thế giới vật chất bao quanh, có khả năng tác động đến sự tồn tại và phát triển của mỗi sinh vật. Theo UNESCO, môi trường được hiểu là “Toàn bộ các hệ thống tự nhiên và các hệ thống do con người tạo ra xung quanh mình, trong đó con người sinh sống và bằng lao động của mình đã khai thác các tài nguyên thiên nhiên hoặc nhân tạo nhằm thoả mãn những nhu cầu của con người”. Trong “Luật bảo vệ môi trường của Việt Nam 2014”, chương 1, điều 3 xác định: “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”. * Chất thải: là vật chất được thải ra từ sản xuất, kinh doanh, dịch vụ, sinh hoạt hoặc hoạt động khác. * Ô nhiễm môi trường: Là sự biến đổi của các thành phần môi trường không phù hợp với quy chuẩn kĩ thuật môi trường và tiêu chuẩn môi trường gây ảnh hưởng xấu đến con người và sinh vật (Theo khoản 8 điều 3 của luật BVMT Việt Nam năm 2014) [2]. * Ô nhiễm môi trường chăn nuôi: Là khái niệm để chỉ môi trường chăn nuôi và môi trường xung quanh bởi những sản phẩm thải của quá trình chăn nuôi. * Ô nhiễm môi trường nước là sự biến đổi về chất lượng và làm nhiễm bẩn nguồn nước gây nguy hiểm cho con người, cho công nghiệp, nông nghiệp, nuôi cá, nghỉ ngơi, giải trí và ảnh hưởng mạnh đến các sinh vật [1]. * Nước bị ô nhiễm vi sinh vật Nguồn gây ô nhiễm sinh học cho môi trường nước chủ yếu là phân rác, nước thải sinh hoạt, xác chết sinh vật, nước thải bệnh viện Để đánh giá chất lượng nước dưới góc độ ô nhiễm sinh học thì người ta xử dụng chỉ số Coliform. Đây là chỉ số phản ánh số lượng vi khuẩn Coliform có trong nước, thường không gây bệnh cho người và sinh vật, nhưng để biểu hiện sự ô nhiễm nước bởi tác nhân sinh học. Ô nhiễm nước được xác định theo các giá trị tiêu chuẩn môi trường [4]. * 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 cơ quan nhà nước và các tổ chức công bố dưới dạng văn bản tự nguyện áp dụng để bảo vệ môi trường. * Nước thải sinh hoạt là nước được thải bỏ sau khi xử dụng cho các mục đích sinh hoạt của cộng đồng: tắm, giặt giũ, tẩy rửa, vệ sinh cá nhân,chúng thường được thải ra từ các căn hộ, cơ quan, trường học, bệnh viện, chợ, và các cộng đồng khác [3]. * Chất thải chăn nuôi là gì ? Chất thải trong chăn nuôi được phân ra làm 3 loại: chất thải rắn; chất thải khí bao gồm CO2, NH3, CH4, H2S đây đều là những loại khí chính gây hiệu ứng nhà kính; chất thải lỏng bao gồm nước tiểu, nước tắm, nước rửa chuồng... [6]. 2.1.2. Tổng quan về chất thải chăn nuôi Khái niệm chất thải chăn nuôi + Chất thải chăn nuôi là những sản phẩm thải bỏ từ quá trình chăn nuôi và các hoạt động phục vụ quá trình chăn nuôi của con người. + Chất thải chăn nuôi bao gồm: Phân, nước tiểu, khí độc, chất độn chuồng 2.1.3. Nguồn gốc phát sinh chất thải chăn nuôi Chăn nuôi được xác định là một trong các ngành sản xuất tạo ra một lượng chất thải nhiều nhất ra môi trường bao gồm tất cả các loại chất thải rắn, lỏng, khí. - Chất thải của bản thân gia súc, gia cầm như: phân, nước tiểu, lông, vảy, da, - Nước thải từ quá trình tắm cho gia súc, rửa chuồng hay rửa thiết bị và dụng cụ chăn nuôi, nước làm mát cho gia súc, - Thức ăn thừa, nước thải sau quá trình xử lý của một số công trình như biogas, bùn lắng từ các mương dẫn, hồ chứa lưu trữ và xử lý chất thải. - Xác động vật chết. Các loại khí, mùi hôi thối của phân cũng như phân hủy các loại chất dư thừa thải ra trong quá trình chăn nuôi. Tất cả chất thải chăn nuôi ảnh hưởng ít nhiều đến sức khỏe vật nuôi và con người. Vì vậy cần hiểu rõ thành phần, tính chất của chất thải để có phương hướng giải quyết, quản lý phù hợp. 2.1.4. Thành phần chất thải chăn nuôi Nước thải chăn nuôi là một hỗn hợp bao gồm nước tiểu, phân, nước tắm cho gia súc, nước rửa chuồng. Nước thải có thể chứa một phần hoặc toàn bộ lượng phân của gia súc. Theo khảo sát trên 1000 trại chăn nuôi lợn quy mô vừa và nhỏ ở các tỉnh phía nam cho thấy cứ 1kg chất thải do lợn thải ra thì pha thêm với 20kg–49kg nước. Thành phần của nước thải cũng rất phong phú chúng bao gồm các chất rắn ở dạng lơ lửng, các chất hòa tan hữu cơ hay vô cơ và nhiều chất là các hợp chất của nito và photpho, nguy hiểm hơn chúng còn chứa các loại nấm, kí sinh trùng, vi khuẩn có khả năng gây bệnh. - Các chất hữu cơ và vô cơ: Trong nước thải chăn nuôi, hợp chất hữu cơ chiếm 70%- 80% gồm cellulose, protit, acid amin, chất béo, hidratcacbon và các dẫn xuất của chúng có trong phân, trong thức ăn thừa. Hầu hết các chất hữu cơ dễ phân hủy. Các chất vô cơ chiếm 20%- 30% gồm cát, đất, muối, ure, 2- ammonium, muối clorua, SO4 - N và P: Khả năng hấp thụ N và P của các loại gia súc, gia cầm rất kém nên khi ăn thức ăn có chứa N và P thì chúng sẽ bài tiết ra ngoài theo phân và nước tiểu. Trong nước thải chăn nuôi lợn thường chứa lượng N và P rất cao. Hàm lượng N-tổng trong nước thải chăn nuôi là 571mg/l- 1026mg/l, photpho từ 39mg/l – 94mg/l. - Vi sinh vật gây bệnh: Nước thải chăn nuôi chứa nhiều loại vi khuẩn như Salmonella, Shigella, Proteys, Arizona. Trứng giun sán trong nước thải với những loại điển hình là Fasiola hepatica, Fasiolagigantiac, Fasiolosis buski, có thể gây bệnh cho người và gia súc. Bảng 2.1: Tính chất nước thải chăn nuôi heo Chỉ tiêu Đơn vị Nồng độ Độ màu Pt- Co 350-870 Độ đục Mg/l 420-550 BOD5 Mg/l 3500-8900 COD Mg/l 5000- 12000 TSS Mg/l 680-1200 Tổng P Mg/l 36-72 Tổng N Mg/l 220-460 Dầu mỡ Mg/l 5- 58 ( Nguồn: Trương Thanh Cảnh, 2010) 2.1.5. Đặc tính của chất thải chăn nuôi Chất thải chăn nuôi tác động đến môi trường và sức khỏe con người trên nhiều khía cạnh: Gây ô nhiễm nguồn nước mặt, nước ngầm, môi trường khí, môi trường đất và các sản phẩm nông nghiệp. Đây chính là nguyên nhân gây ra nhiều căn bệnh về hô hấp, tiêu hóa, do trong chất thải chứa nhiều vi sinh vật gây bệnh. Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) đã cảnh báo, nếu không có biện pháp thu gom và xử lý chất thải chăn nuôi một cách thỏa đáng sẽ ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe con người, vật nuôi và gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Đặc biệt là các virus biến thể từ các dịch bệnh như: lở mồm long móng, dịch bệnh tai xanh ở lợn có thể lây lan nhanh chóng và có thể cướp đi sinh mạng của rất nhiều người. Theo Báo cáo tổng kết của Viện Chăn nuôi (Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn), nồng độ khí H2S và NH3 trong chất thải chăn nuôi cao hơn mức cho phép khoảng 30-40 lần. Tổng số vi sinh vật và bào tử nấm cũng cao hơn mức cho phép rất nhiều lần. Ngoài ra, nước thải chăn nuôi còn chứa Coliform, E.coli, COD... và trứng giun sán cao hơn rất nhiều lần so với tiêu chuẩn cho phép. Ở nước ta hiện nay, mỗi năm ngành chăn nuôi thải ra trên 73 triệu tấn chất thải rắn bao gồm phân khô, thức ăn thừa và 20 - 30 triệu khối chất thải lỏng (phân lỏng, nước tiểu, chất rửa chuồng trại). Trong đó, khoảng 50% lượng chất thải rắn (36,5 triệu tấn), 80% chất thải lỏng (20 - 24 triệu tấn) xả thẳng ra tự nhiên hoặc xử dụng không qua xử lý. Chất thải chăn nuôi đặc trưng nhất là phân. Phân gồm các thành phần là những dưỡng chất không tiêu hóa được hoặc những dưỡng chất thoát khỏi sự tiêu hóa vi sinh hay men tiêu hóa (chất xơ, protein không tiêu hóa được, axit amin thoát khỏi sự hấp thu). Các khoáng chất dư thừa mà cơ thể không xử dụng được như P2O5, K2O, CaO, MgO phần lớn xuất hiện trong phân. Ngoài ra, còn có các chất cặn bã của dịch tiêu hóa (trypsin, pepsin) các mô tróc ra từ niêm mạc của ống tiêu hóa và chất nhờn theo phân ra ngoài, các chất dính vào thức ăn (tro, bụi) các vi sinh vật bị nhiễm trong thức ăn hay trong ruột bị tống ra ngoài Lượng phân mà vật nuôi thải ra thay đổi theo lượng thức ăn và thể trọng, dựa vào thức ăn và thể trọng mà ta tính được lượng phân. Bảng 2.2. Lượng phân thải ra ngoài của các loại vật nuôi STT Loại vật nuôi Lượng phân thải mỗi ngày (% thể trọng) 1 Lợn 6,00 - 7,00 2 Bò sữa 7,00 - 8,00 3 Bò thịt 5,00 - 8,00 4 Gà 5,00 (Nguồn: Nguyễn Quế Côi, 2006) Bảng 2.2 cho thấy lượng phân thải ra mỗi ngày chiếm tỷ lệ cao nhất là ở bò sữa 7,00-8,00% thể trọng; tiếp đến là bò thịt, lợn, gà theo thứ tự lần lượt là: 5,00-8,00%; 6,00-7,00%; 5,00% thể trọng. Qua đây, ta thấy số lượng vật nuôi càng lớn thì lượng chất thải thải ra ngoài môi trường càng nhiều. Đây cũng chính là vấn đề đáng lo ngại cho môi trường hiện nay. 2.2. Cơ sở pháp lý - Luật Bảo vệ môi trường năm 2014 số 55/2014/QH13 đã được Quốc hội nước Cộng hòa xã hội chủ nghĩa Việt Nam khóa XIII, kỳ họp thứ 7, thông qua ngày 23/6/2014. - Nghị định số 19/2015/NĐ-CP ngày 14/2/2015 của Chính phủ về việc quy định chi tiết thi hành một số điều của Luật bảo vệ môi trường. - Nghị định số 155/2016/NĐ-CP ngày 18/11/2016 của Chính phủ quy định về xử phạt vi phạm hành chính trong lĩnh vực bảo vệ môi trường. - Nghị định 154/2016/NĐ-CP phí bảo vệ môi trường đối với nước thải. - Thông tư số 04/2016/TT-BTNMT về ban hành quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải chăn nuôi QCVN 62 – MT:2016/BTNMT nước thải chăn nuôi. QCVN 40:2011/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về nước thải công nghiệp. QCVN 05:2013/BTNMT – Quy chuẩn về chất lượng không khí xung quanh. QCVN 06:2009/BTNMT – Quy chuẩn về một số chất độc hại trong không khí xung quanh. QCVN 01-15:2010/BNNPTNT - Quy chuẩn Quốc gia điều kiện trại chăn nuôi gia cầm an toàn sinh học. QCVN 08:2015/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về chất lượng môi trường nước mặt. 2.3. Tình hình chăn nuôi và xử dụng công nghệ biogas trên thế giới và Việt Nam 2.3.1. Tình hình chăn nuôi trên thế giới và ở Việt Nam 2.3.1.1 Tình hình chăn nuôi Ngày nay, dân số tăng nhanh kéo theo nhu cầu về lương thực, thực phẩm ngày càng lớn. Theo số liệu thống kê năm 2010 dân số của toàn cầu hiện nay trên 6,7 tỷ người, dự báo mỗi năm dân số thế giới tăng 0,7 – 0,8 triệu người. Châu lục có cư dân lớn nhất đó là Châu Á với số lượng 4.166,0 triệu người tiếp đến là Châu Phi có 1.033,7 triệu người, Châu Âu 732,7 triệu người, Mỹ La Tinh 588,6 triệu người, Bắc Mỹ 351,6 triệu người và Châu Đại Dương 35,8 triệu người. Tính riêng Châu Á đã chiếm trên 60% dân số thế giới, nếu cả Châu Á và Châu Phi chiếm trên 70% dân số toàn cầu. Dự kiến đến năm 2050 dân số toàn cầu có số lượng trên 9,5 tỷ người . Theo Bộ NN&PTNT, tình hình chăn nuôi năm 2017 gặp nhiều biến động, đặc biệt là giá thịt lợn giảm sâu từ đầu năm khiến người chăn nuôi chịu thua lỗ. Sau nhiều tháng chạm đáy, giá lợn hơi những tháng cuối năm đang có dấu hiệu tăng trở lại nhưng vẫn không đủ để người chăn nuôi có lãi. Tình trạng giá thấp kéo dài, khó khăn trong khâu tiêu thụ khiến người chăn nuôi lợn giảm đàn, bỏ đàn, treo chuồng. Tuy nhiên, chăn nuôi gia cầm và bò vẫn đang phát triển khá tốt và ổn định. Theo kết quả điều tra chăn nuôi kỳ 01/10/2017, đàn lợn cả nước có 27,4 triệu con, giảm 5,7%, sản lượng thịt lợn hơi xuất chuồng đạt 3,7 triệu tấn, tăng 1,9%. Đàn gia cầm cả nước ước có 385,5 triệu con, tăng khoảng 6,6%, sản lượng thịt gia cầm hơi xuất chuồng đạt 1,03 triệu tấn, tăng 7,3%, sản lượng trứng gia cầm đạt 10,6 triệu quả, tăng 12,6% [7]. Về số lượng vật nuôi, theo số liệu thống kê của FAO năm 2009 số lượng đầu gia súc và gia cầm chính của thế giới như sau: tổng đàn trâu 182,2 triệu con phân bố chủ yếu ở các nước Châu Á, tổng đàn bò 1.164,8 triệu con, dê 591,7 triệu con, cừu 847,7 triệu con, lợn 887,5 triệu con, gà 14.191,1 triệu con và tổng đàn vịt là 1.008,3 triệu con. Tốc độ tăng về số lượng vật nuôi hàng năm của thế giới trong thời gian vừa qua thường chỉ đạt trên dưới 1% năm. Cũng theo đánh giá FAO, Châu Á sẽ trở thành khu vực sản xuất và tiêu dùng các sản phẩm chăn nuôi lớn nhất. Chăn nuôi ở Việt Nam, giống như các nước trong khu vực phải duy trì mức tăng trưởng cao nhằm đáp ứng đủ nhu cầu tiêu dùng trong nước và từng bước hướng tới xuất khẩu. Trong những năm gần đây, ngành chăn nuôi Việt Nam đã phát triển đáng kể. Hiện nay, ngành chăn nuôi nước ta có sản lượng thịt lợn đứng thứ nhất khu vực Đông Nam Á (chiếm 42,2%), thứ 2 châu Á (chiếm 5%), thứ 6 thế giới (chiếm 2,8%). Sản lượng thịt vịt đứng thứ 2 khu vực Đông Nam Á (chiếm 22,4%). Trong những năm qua, tốc độ tăng trưởng của nông nghiệp của nước ta đạt khá, giai đoạn 2006 – 2010 tốc độ chăn nuôi đạt 8,5%/năm, trồng trọt đạt 4,1%/năm. Bảng 2.2 . Tốc độ tăng trưởng nông nghiệp Việt Nam hàng năm ĐVT: %/năm Giai đoạn Ngành 1986-1990 1990-1996 1997-2005 1996-2005 2006-2010 Nông nghiệp khác 3,4 6,0 5,5 5,2 4,1 Trồng trọt 3,4 6,1 5,4 5,2 5,5 Chăn nuôi 3,4 5,8 6,7 5,6 8,5 Dịch vụ 4,1 4,6 2,3 3,6 4,2 (Nguồn: Tổng cục Thống kê, Viện kinh tế nông nghiệp Việt Nam -2009) Từ khi chuyển dịch nền kinh tế từ tập trung bao cấp sang nền kinh tế thị trường, ngành chăn nuôi không ngừng phát triển cả về tổng đàn gia súc và chất lượng gia súc. Từ năm 1990 đến nay, đàn lợn có tốc độ phát triển rất nhanh so với trước đó. Năm 1980 tổng đàn lợn cả nước mới có 10,0 triệu con, năm 1990 có 12,26 triệu con (tăng 1,2 lần) thì năm 2000 nước ta đã có 20,2 triệu con (tăng 1,7 lần so với năm 1990), năm 2010 nước ta có 27,4 triệu con (tăng 2,2 lần so với năm 1990). Bình quân tốc độ tăng đàn từ năm 1990 – 2002 là 5%. Từ năm 2000 – 2010 số lượng gia súc, gia cầm biến đổi nhiều, các năm từ 2006 – 2010 thì số lượng gia súc, gia cầm tăng đáng kể so với năm 2000, tuy nhiên các năm có xu hướng giảm. Số lượng lợn tăng mạnh nhất giai đoạn 2003 – 2006. Các năm tiếp theo do dịch bệnh bùng phát mạnh, giá cả không ổn định nên nhiều hộ đã chăn nuôi ít đi. Năm 2010 dịch bệnh tai xanh ở lợn và cúm H5N1 ở gia cầm đã lây lan rộng và xuất hiện ở nhiều tỉnh thành trên cả nước. Tổng số lợn mắc bệnh ở miền Bắc là 36.899 con, trong đó đã có 14.860 lợn chết và tiêu hủy. Riêng ở miền Nam, số lợn bị bệnh phải tiêu huỷ trên 150 nghìn con, tiêu thụ thịt đình trệ. 2.3.1.2. Tình hình phế thải của ngành chăn nuôi ở Việt Nam Ngày nay vấn đề ô nhiễm môi trường trong nông nghiệp ngày càng được quan tâm nhiều, nhất là ngành chăn nuôi. Chất thải chăn nuôi có mùi hôi thối đặc trưng, chứa nhiều chất hữu cơ, vi sinh vật gây