Khóa luận Đánh giá hiệu quả các biện pháp xử lý chất thải chăn nuôi tại trang trại ông Nguyễn Thanh Lịch, xã Ba trại, huyện Ba vì, TP Hà Nội

THỊ THƯƠNG TÊN ĐỀ TÀI: “ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ CÁC BIỆN PHÁP XỬ LÝ CHẤT THẢI CHĂN NUÔI TẠI TRANG TRẠI ÔNG NGUYỄN THANH LỊCH, XÃ BA TRẠI, HUYỆN BA VÌ, TP HÀ NỘI.” KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo: Chính quy Chuyên ngành/ngành: Khoa học môi trường Lớp: KHMT – K46- N01 Khoa: Môi Trường Khóa học: 2014 – 2018 Giảng viên hướng dẫn: TS Nguyễn Chí Hiểu Thái Nguyên, 2018 i LỜI CẢM ƠN Để hoàn thành bài khoá luận 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 bảo, truyền đạt kiến thức và nhiều kinh nghiệm quý báu cho em trong suốt 4 năm học tập vừa qua. Em cũng xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất đến Giảng viên hướng dẫn TS Nguyễn Chí Hiểu: người đã tận tình giúp đỡ, chỉ dẫn, động viên em trong suốt thời gian thực tập. Và em cũng xin chân thành cảm ơn các Cô, chú, cán bộ công – nhân viên tại Trang Trại Nguyễn Thanh Lịch đã tạo mọi điều kiện thuận lợi nhất giúp em hoàn thành khóa luận này. Do thời gian hạn chế nên khoá luận không tránh khỏi những thiếu sót. Em rất mong nhận được sự góp ý, chỉnh sửa từ quý thầy cô và bạn đọc để khoá luận của em hoàn chỉnh. Sau cùng em xin chúc toàn thể thầy cô trong Khoa Môi Trường, lời chúc sức khỏe, luôn thành công trong công việc và cuộc sống. Em xin chân thành cảm ơn! Thái Nguyên, ngày . tháng . năm 2018 Sinh viên Vy Thị Thương ii DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1. 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 ..................................................... 6 Bảng 2.2. Thành phần nước thải ở một số trại lợn phía Bắc .......................... 13 Bảng 2.3. Đặc điểm các khí sinh ra khi phân hủy kỵ khí .............................. 14 Bảng 3.1. Tọa độ, vị trí lấy mẫu nước thải tại Trang trại lợn của ông Nguyễn Thanh Lịch,huyện Ba Vì - Tp Hà Nội. ........................................................... 18 Bảng 3.2.Các phương pháp phân tích mẫu trong phòng thí nghiệm. ............. 19 Bảng 4.1: Tình hình chăn nuôi của trang trại qua các năm. ........................... 26 Bảng 4.2: Khối lượng chất thải rắn phát sinh từ hoạt động của trang trại ...... 29 Bảng 4.3 : Lượng nước vệ sinh chuồng .......................................................... 31 Bảng 4.4.. Kết quả phân tích hàm lượng một số chất có trong nước thải chăn nuôi. ................................................................................................................. 33 Bảng 4.5: Đánh giá của người dân về mức độ ô nhiễm xung quanh trang trại chăn nuôi của Ông Nguyễn Thanh Lịch. ........................................................ 39 Bảng 4.6. Một số sản phẩm men bổ sung ....................................................... 44 iii DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 2.1. Sơ đồ mô hình công nghệ Biogas . ................................................... 9 Hình 4.1: Vị trí địa lý của trang trại ông Nguyễn Thanh Lịch, xã Ba Trại, Huyện Ba Vì – Thành phố Hà Nội. ................................................................. 23 Hình 4.2: Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi trại ông Nguyễn Thanh Lịch, huyện Ba Vì – Thành phố Hà Nội. ........................................................ 30 Hình 4.3. Sơ đồ thu gom và xử lý nước thải sinh hoạt ................................... 32 Hình 4.4: Biểu đồ biến động pH trong các mẫu nước thải sau từng giai đoạn. .... 33 Hình 4.5: Biểu đồ các chỉ tiêu chính qua phân tích tại phòng thí ngiệm của khoa Môi Trường. ........................................................................................... 34 Hình 4.6: Biểu đồ các chỉ tiêu khác về chất lượng nước thải chăn nuôi sau xử lý. ..................................................................................................................... 35 Hình 4.7.Biểu đồ đánh giá của người dân về mức độ ô nhiễm xung quanh trang trại chăn nuôi. ......................................................................................... 39 Hình 4.8. Biểu đồ đánh giá của người dân về chất lượng không khí.............. 40 Hình 4.9. Biểu đồ kết quả điều tra về chất lượng mùi khu vực trang trại ...... 41 Hình 4.10: Biểu đồ đánh giá về tiếng ồn phát ra từ trang trại......................... 42 Hình 4.11. Biểu đồ kết quả khảo sát về mức độ ô nhiễm nước mặt ............... 43 iv DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Ký hiệu TT Tên kí hiệu viết tắt 1 BOD Nhu cầu oxy sinh học 2 BVMT Bảo vệ môi trường 3 COD Nhu cầu oxy hóa học 4 DEWATS Hệ thống xử lý nước thải phi tập trung 5 DO Nồng độ oxy hòa tan 6 FAO Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liêp Hiệp Quốc 7 GDP Tổng sản phẩm thu nhập Quốc dân 8 HDPE Vật liệu nhựa dẻo mật độ cao 19 LHQ Liên hiệp Quốc 10 PTN Phòng thí nghiệm 11 QCVN Quy chuẩn Việt Nam 12 TCVN Tiêu chuẩn Việt Nam 13 TSS Tổng chất rắn lơ lửng 14 BTNMT Bộ Tài Nguyên Môi Trường v MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN .................................................................................................... i DANH MỤC CÁC BẢNG................................................................................ ii DANH MỤC CÁC HÌNH ................................................................................ iii DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT ................................................................. iv MỤC LỤC ......................................................................................................... v Phần I: MỞ ĐẦU ............................................................................................ 1 1.1. Tính cấp thiết của đề tài: ............................................................................ 1 1.2. Mục tiêu và yêu cầu của đề tài ................................................................... 3 1.2.1. Mục tiêu của đề tài .................................................................................. 3 1.2.2. Yêu cầu của đề tài ................................................................................... 3 1.3. Ý nghĩa của đề tài ....................................................................................... 4 1.3.1. Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học ...................................... 4 1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn ..................................................................................... 4 Phần II: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ................................................................ 5 2.1. Cơ sở khoa học của đề tài .......................................................................... 5 2.1.1 Cơ sở khoa học về môi trường ................................................................. 5 2.1.2. Nước thải chăn nuôi ................................................................................ 5 2.1.3. Một số công nghệ được sử dụng trong xử lý nước thải chăn nuôi ......... 7 2.1.4. Công nghệ Biogas trong xử lý chất thải chăn nuôi ................................. 9 2.2. Cơ sở pháp lý của đề tài ........................................................................... 10 2.3. Cơ sở thực tiễn ......................................................................................... 12 2.3.1. Hiện trạng ô nhiễm môi trường do chất thải chăn nuôi ........................ 12 2.3.2. Tác động tiêu cực của chất thải chăn nuôi ............................................ 13 Phần III: ĐỐI TƯỢNG NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ................................................................................................................ 16 3.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu: ........................................................... 16 vi 3.1.1 Đối tượng ............................................................................................... 16 3.1.2. Phạm vi .................................................................................................. 16 3.2. Địa điểm và thời gian tiến hành ............................................................... 16 3.2.1. Địa điểm ............................................................................................... 16 3.2.2. Thời gian ............................................................................................... 16 3.3. Nội dung nghiên cứu ................................................................................ 16 3.4. Phương pháp nghiên cứu .......................................................................... 17 3.4.1. Phương pháp điều tra, khảo sát thực địa ............................................... 17 3.4.2. Phương pháp thu thập thông tin, kế thừa số liệu, tài liệu ..................... 17 3.4.3. Phương pháp lấy mẫu ngoài hiện trường và bảo quản mẫu .................. 18 3.4.4. Phương pháp phân tích mẫu trong phòng thí nghiệm ........................... 19 3.4.5. Phương pháp thống kê xử lý số liệu ...................................................... 20 3.4.6. Phương pháp chuyên gia ....................................................................... 20 3.4.7. Phương pháp tổng hợp kết quả, so sánh và viết báo cáo ...................... 20 Phần IV: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU, THẢO LUẬN ................................ 21 4.1. Khái quát về địa bàn và trang trại chăn nuôi lợn của ông Nguyễn Thanh Lịch, Xã Ba Trại, Huyện Ba Vì – Tp Hà Nội. ................................................ 21 4.1.1. Điều kiện tự nhiên khu vực nghiên cứu. ............................................... 21 4.1.2 Đặc điểm kinh tế - xã hội ....................................................................... 25 4.1.3 Khái quát về trang trại chăn nuôi của Ông Nguyễn Thanh Lịch,xã Ba Trại, Huyện Ba Vì – Thành phố Hà Nội. ........................................................ 26 4.2. Đánh giá hiệu quả xử lý chất thải rắn tại trang trại Ông Nguyễn Thanh Lịch,xã Ba Trại, huyện Ba Vì – Thành phố Hà Nội. ...................................... 28 4.3 Hiện trạng nước thải và đánh giá hiệu quả của hệ thống xử lý nước thải tại trang trại chăn nuôi của ông Nguyễn Thanh Lịch,xã Ba Trại, huyện Ba Vì – Tp Hà Nội. ....................................................................................................... 30 vii 4.3.1 Giới thiệu về hệ thống xử lý nước thải tại trang trại chăn nuôi của ông Nguyễn Thanh Lịch. ........................................................................................ 30 4.3.2 Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải tại trang trại ông Nguyễn Thanh Lịch. .. 33 4.3.3 Đánh giá các công trình xử lý nước thải tại trang trại chăn nuôi của ông Nguyễn Thanh Lịch, Ba Trại, Ba Vì – Thành phố Hà Nội. ............................ 37 4.4. Đánh giá tác động tới môi trường. ........................................................... 39 4.4.1 Đánh giá mức độ ảnh hưởng của chất thải chăn nuôi đến môi trường và người dân xung quanh. .................................................................................... 39 4.5. Đánh giá chung và đề xuất một số giải pháp giảm thiểu ......................... 43 4.5.1 Thuận lợi ................................................................................................ 43 4.5.2. Một số tồn tại ........................................................................................ 43 4.5.3. Đề xuất một số giải pháp ....................................................................... 44 Phần V: KẾT LUẬN và KIẾN NGHỊ ......................................................... 48 5.1 Kết luận ..................................................................................................... 48 5.2 Kiến nghị ................................................................................................... 49 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 51 1 Phần I MỞ ĐẦU 1.1. Tính cấp thiết của đề tài: Việt Nam là một nước có tỷ lệ phát triển nông nghiệp cao,chiếm hơn 70% trong tổng sản phẩm quốc dân (GDP). Trước đây, nghề trồng cây lương thực đóng góp đa số cho ngành nông nghiệp nước ta. Và hiện nay, việc gia tăng sản lượng thực phẩm từ chăn nuôi gia súc cũng đã đem lại những bước tiến mới trong nông nghiệp. Tuy nhiên, việc phát triển các hoạt động chăn nuôi gia súc, gia cầm tự phát một cách tràn lan, ồ ạt trong điều kiện người nông dân thiếu vốn, thiếu hiểu biết đã làm gia tăng tình trạng ô nhiễm môi trường và ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng. Đặc biệt với chăn nuôi nhỏ lẻ trong nông hộ, thiếu quy hoạch, nhất là các vùng dân cư đông đúc đã gây ra ô nhiễm môi trường ngày càng trầm trọng. Ô nhiễm môi trường do chăn nuôi gây nên chủ yếu từ các nguồn chất thải rắn, chất thải lỏng, bụi, tiếng ồn, xác gia súc, gia cầm chết chôn lấp, tiêu hủy không đúng kỹ thuật. Đối với các cơ sở chăn nuôi, các chất thải gây ô nhiễm môi trường có ảnh hưởng trực tiếp với sức khỏe con người, làm giảm sức đề kháng vật nuôi, tăng tỷ lệ mắc bệnh và chi phí phòng trị bệnh, giảm năng suất và hiệu quả kinh tế, sức đề kháng của gia súc, gia cầm giảm sút sẽ là nguy cơ bùng phát dịch bệnh. Các chất thải chăn nuôi gây ô nhiễm môi trường do vi sinh vật (các mầm bệnh truyền nhiễm), có thể là nguồn truyền nhiễm của nhiều bệnh ra môi trường và cộng đồng, đặc biệt là một số bệnh có khả năng lây nhiễm cho con người cao như: Cúm lợn, tai xanh, lở mồm long móng, tiêu chảy... nếu như không được xử lý đúng quy trình vệ sinh và đảm bảo an toàn. [2]. Chăn nuôi quy mô trang trại được đẩy mạnh, quy mô hộ gia đình cũng được quan tâm. Tuy nhiên, việc quá chú trọng vào những lợi ích kinh tế mà ngành chăn nuôi mang lại đã khiến các chủ trang trại, hộ kinh doanh thờ ơ với 2 những mối nguy hại kéo theo do sự phát triển nhanh chóng này mang lại. Trong đó phải kể đến môi trường là một yếu tố bức thiết hiện nay cần quan tâm. Qua khảo sát cho thấy phần lớn các trang trại chăn nuôi lợn đều chưa có hệ thống xử lý chất thải đảm bảo hợp vệ sinh môi trường. Nước thải chăn nuôi tại các trang trại, hộ chăn nuôi chủ yếu trực tiếp thải ra môi trường, các ao, hồ và các khe tự nhiên không qua xử lý. Việc xử lý chất thải chăn nuôi nói chung và nước thải chăn nuôi nói riêng còn nhiều vấn đề cần giải quyết. Nước thải chăn nuôi tác động trực tiếp đến chất lượng môi trường nước, đất, không khí và ảnh hưởng đến hệ sinh thái, chuỗi thức ăn, sức khỏe con người, sức đề kháng của vật nuôi, tăng tỷ lệ mắc bệnh ở vật nuôi, giảm hiệu quả kinh tế. Nhiều biện pháp xử lý nước thải được sử dụng tùy từng điều kiện như: công nghệ sinh học, công nghệ hóa sinh, cánh đồng lọc, chế phẩm hỗ trợ và đặc biệt là hệ thống Biogas đã và đang được rất nhiều trang trại đầu tư xây dựng, tuy nhiên hiệu quả xử lý sau hệ thống chưa ổn định và còn thiếu các công cụ hỗ trợ thiết kế và tính toán các công trình xử lý. Huyện Ba Vì – Thành phố Hà Nội là huyện đông dân cư, gần với Thành phố Hà Nội nơi tập trung đông dân, cơ cấu phát triển kinh tế nông nghiệp ở mức cao, chủ yếu trong đó việc phát triển chăn nuôi đàn gia súc đang được bà con nhân dân áp dụng vào phát triển kinh tế hộ gia đình. Tuy vậy, các chất thải rắn như phân gia súc, chất độn chuồng, thức ăn thừa...và nước thải từ hoạt động chăn nuôi không được xử lý hoặc chỉ xử lý sơ bộ rồi thải ra môi trường đã gây tác động xấu đến nguồn nước, đất, không khí và gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khỏe người chăn nuôi gia súc nói riêng và các hộ dân cư xung quanh nói chung. Vì vậy, xuất phát từ thực tế trên, em tiến hành làm đề tài : “Đánh giá hiệu quả các biện pháp xử lý chất thải chăn nuôi tại trang trại ông Nguyễn Thanh Lịch, Ba Vì –Thành phố Hà Nội.”, nhằm góp phần nâng cao hiệu quả 3 công tác bảo vệ môi trường trong chăn nuôi, cải tạo cảnh quan quanh khu vực chăn nuôi xanh, sạch, đẹp, nâng cao chất lượng vật nuôi đồng thời giảm thiểu các tác động xấu đến môi trường và sức khỏe con người. 1.2. Mục tiêu và yêu cầu của đề tài 1.2.1. Mục tiêu của đề tài 1.2.1.1. Mục tiêu tổng quát - Nghiên cứu hiệu quả xử lý chất thải chăn nuôi của các công trình xử lý và đề xuất giải pháp tại Trang trại chăn nuôi lợn của ông Nguyễn Thanh Lịch, Ba Vì –Thành phố Hà Nội. 1.2.1.2. Mục tiêu cụ thể - Đánh giá hiện trạng chăn nuôi và môi trường tại trang trại ông Nguyễn Thanh Lịch, Ba Vì – Thành phố Hà Nội. - Đánh giá chất lượng nước thải chăn nuôi trước và sau xử lý tại trang trại. - Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải của các công trình xử nước thải chăn nuôi tại trang trại. - Đánh giá hiệu quả xử lí chất thải rắn (phân, thức ăn thừa, bao bì đựng thức ăn chăn nuôi) tại trang trại. - Đánh giá ảnh hưởng của chất thải từ trang trại lợn đến môi trường, cuộc sống và sức khỏe con người. 1.2.2. Yêu cầu của đề tài - Thu thập và phân tích mẫu chính xác đảm bảo các tiêu chuẩn, quy chuẩn hiện hành. - Nghiên cứu kỹ lưỡng, thống kê đầy đủ và đánh giá trung thực, khách quan các công trình đơn vị xử lý chất thải tại địa điểm tiến hành nghiên cứu. - Đưa ra các kết luận chính xác, các kiến nghị có tính tham khảo, khả thi cao. 4 1.3. Ý nghĩa của đề tài 1.3.1. Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học 1.3.1.1. Ý nghĩa trong học tập - Tiếp thu và học hỏi các kinh nghiệm từ thực tế, đồng thời nâng cao kiến thức trong lĩnh vực nghiên cứu, khả năng tiếp cận và xử lý thông tin. - Củng cố kiến thức cơ sở cũng như kiến thức chuyên ngành, tạo điều kiện tốt hơn phục vụ công tác môi trường sau khi ra trường. 1.3.1.2. Ý nghĩa trong nghiên cứu khoa học - Kết quả nghiên cứu sẽ xác định khả năng xử lý của các công trình xử lý chất thải tại trang trại lợn, khả năng ứng dụng của các công trình trong xử lý chất thải chăn nuôi. - Nghiên cứu sẽ đánh giá một phần hiện trạng ngành chăn nuôi lợn tại xã Ba Trại Huyện Ba Vì – Thành phố Hà Nội. Đề tài nhằm vận dụng những kiến thức đã học vào thực tiễn, góp phần nâng cao hiểu biết về công tác quản lý và xử lý ô nhiễm môi trường cho các hộ chăn nuôi. Đồng thời kết quả nghiêm cứu còn phục vụ cho việc học tập và kết quả nghiêm cứu sau này. 1.3.2.Ý nghĩa thực tiễn - Tiếp cận trực tiếp với các hệ thống xử lý chất thải chăn nuôi trong thực tế. - Tìm ra các thiếu sót của hệ thống xử lý hiện tại ở trang trại từ đó đề xuất phương án để nâng cao hiệu quả xử lý chất thải tại trang trại ông Nguyễn Thanh Lịch,huyện Ba Vì - Tp Hà Nội. - Xử lý hiệu quả chất thải chăn nuôi (nước thải, chất thải rắn,thức ăn thừa,bao bì.), ngăn ngừa nguy cơ ô nhiễm nguồn nước, môi trường không khí, môi trường đất, giúp ngành chăn nuôi phát triển bền vững 5 Phần II TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1. Cơ sở khoa học của đề tài 2.1.1 Cơ sở khoa học về môi trường 2.1.1.1. Khái niệm môi trường Luật bảo vệ môi trường Việt Nam 2014 đưa ra khái niệm về môi trường 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”. Môi trường cung cấp các nguồn tài nguyên; cung cấp không gian sinh sống và cũng chính là nơi chưa đựng các chất thải phát sinh trong quá trình sinh sống của con người và các sinh vật [19]. 2.1.1.2. Môi trường nước Môi trường nước: là một thành phần môi trường tự nhiên của khái niệm môi trường nói chung. Nước mặt: là nước trong sông, hồ hoặc nước ngọt trong vùng đất ngập nước. Nước mặt được bổ sung một cách tự nhiên bởi giáng thủy và chúng mất đi khi chảy vào đại dương, bốc hơi và thấm xuống đất. Nước dưới đất: hay đôi khi còn được gọi là nước ngầm, là thuật ngữ chỉ loại nước nằm bên dưới bề mặt đất trong các không gian rỗng của đất và trong các khe nứt của các thành tạo đá, và các không gian rỗng này có sự liên thông với nhau (Bách khoa toàn thư mở). Ô nhiễm môi trường nước: "Ô nhiễm nước là sự biến đổi nói chung do con người đối với chất lượng nước, làm nhiễm bẩn nước và gây nguy hiểm cho con người, cho công nghiệp, nông nghiệp, cho động vật nuôi và các loài hoang dã" (Hiến chương châu Âu về nước). 2.1.2. Nước thải chăn nuôi 2.1.2.1. Khái niệm nước thải chăn nuôi “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 6 sở chăn nuôi khi nhập vào hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi thì tính chung là nước thải chăn nuôi.”(QCVN 62-MT:2016B/TNMT). [14] 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 có chứa rất nhiều các chất hữu cơ (70-80%), bao gồm các loại Protein, lipit, hidrocacbon, dẫn xuất axit amin, xenlulozơ...Hàm lượng các chất vô cơ chiếm khoảng 20-30% bao gồm muối - 2- 3- photphat, đất cát, muối nitrat, ion Cl , SO4 , PO4 ... Ngoài ra còn có các vi sinh vật gây bệnh như E.coli, Shigenla sp, Clostridium sp, roteus...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 thích hợp sẽ gây ảnh hưởng rất lớn đến sức khỏe con người cũng như gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. 2.1.2.2. Các chỉ số đánh giá chất lượng nước thải chăn nuôi Bảng 2.1. 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 Giá trị C TT Thông số Đơn vị A B 1 pH - 6-9 5,5-9 2 BOD5 mg/l 40 100 3 COD mg/l 100 300 4 Tổng chất rắn lơ lửng mg/l 50 150 5 Tổng nito (Theo N) mg/l 50 150 6 Tổng Coliform MPN hoặc CFU/100ml 3000 5000 7 (QCVN 62-MT:2016/BTNMT)[14] Trong đó: - Cột A Bảng 1 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 1 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. 2.1.3. Một số công nghệ được sử dụng trong xử lý nước thải chăn nuôi 2.1.3.1. Hồ sinh học kỵ khí Chiều sâu hồ khoảng 3–5 m, lớp nước trong hồ được khuấy đảo nhờ các bọt khí sinh ra từ quá trình kỵ khí ở đáy hồ và các yếu tố khác như gió, chuyển động đối lưu hiệu quả xử lý của hồ kỵ khí phụ thuộc vào thời gian lưu và tải lượng chất hữu cơ. Tải lượng BOD của hộ kỵ khí tương đối cao từ 200–500 kgBOD/ha/ngày. Hiệu quả xử lý BOD từ 50 – 85%.Hàm lượng chất lơ lửng khi ra khỏi hồ là 80–160 mg/l [8]. 2.1.3.2. Lọc sinh học kỵ khí Kỹ thuật lọc yếm khí được sử dụng trong thực tế lần đầu tiên vào năm 1969, kỹ thuật trên phù hợp với nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao.Tải lượng chất hữu cơ của bể lọc yếm khí có thể đạt tới 1–20 kg/m3/ngày đêm [1]. Quá trình lọc kỵ khí bám dính sử dụng giá thể mang vi sinh như sỏi, đá, xơ dừa, nhựa tổng hợp để xử lý nước thải trong điều kiện không có oxy. Bể lọc kỵ khí có dòng chảy ngang hoặc dòng chảy hướng lên, nước thải đi qua và tiếp xúc với toàn bộ lớp vật liệu lọc. Sinh khối bám dính trên bề mặt vật liệu lọc do đó sinh khối được giữ lại trong bể với thời gian lưu bùn có thể lên đến 100 ngày [6]. 2.1.3.3. Quá trình kị khí trong UASB Được nghiên cứu và ứng dụng bởi Gatze Lettinga và các cộng sự Hà Lan từ những năm 1970, nó thích hợp cho việc xử lý nước thải có hàm lượng 8 chất hữu cơ từ thấp đến cao tại các vùng nhiệt đới. Trong quá trình xử lý, UASB làm giảm hàm lượng chất hữu cơ trong nước thải và sinh ra một lượng khí Biogas đáng kể [15]. Nguyên lý hoạt động của phương pháp này là nước thải được đưa từ dưới lên qua lớp bùn kỵ khí lơ lửng dạng hạt.Quá trình sinh hóa diễn ra khi nước thải tiếp xúc với lớp hạt bùn này.Khí sinh ra sẽ kéo các bông bùn lên lơ lửng trong bể tạo ra sự khuấy động đều giữa bùn và nước. Khi lên đến đỉnh các bọt khí sẽ chạm vào các tấm chắn riêng, các bọt khí được giải phóng tự do còn bùn rơi xuống theo trọng lực. Tấm chắn được đặt nghiên trong vùng tách pha để tăng tiết diện, làm giảm tốc độ lắng của pha rắn tại vùng này, bùn được tích tụ trên bề mặt tấm chắn nghiêng khi đủ lớn tách ra và rơi xuống vùng lắng [9]. 2.1.3.4. Công nghệ Johkasou Công nghệ này có xuất sứ từ Nhật Bản, hiện đã được cải biến một số chi tiết cho phù hợp với điều kiện ở Việt Nam. Johkasou là hệ thống thanh lọc nước thải thông qua quá trình trao đổi chất của các hệ vi sinh vật với môi trường sống xung quanh nhằm loại bỏ các chất hữu cơ trong nước thải. Ưu điểm: Lắp đặt nhanh chóng, xử lý khá tốt nước thải có hàm lượng chất hữu cơ cao như nước thải chăn nuôi, nước thải sinh hoạt, không tốn nhân công và nhiên liệu cho vận hành. Nhược điểm: Giá thành cao nên khó khăn cho việc áp dụng ở Việt Nam. 2.1.3.5. Công nghệ phân tán (DEWATS) Là công nghệ mới được phát triển từ năm 1993, áp dụng rất hiệu quả cho các lò giết mổ, trại chăn nuôi, nhà hàng có lưu lượng dưới 1000 m3/ ngày đêm. Nguyên lý công nghệ là sử dụng bể kỵ khí vách ngăn (hiệu suất đến 85%) qua bể lọc kỵ khí (hiệu suất đến 50%) sau đó ra ao sinh học (hiệu suất đến 25%), hầu như không tốn năng lượng điện hay nhân công. 9 Ưu điểm: Hoạt động tin cậy, lâu dài, thích ứng tốt với biến động về lưu lượng, không cần đến các yêu cầu về bảo dưỡng và vận hành tinh vi, hiệu quả xử lý cao, không sử dụng hóa chất, thân thiện với môi trường. Nhược điểm: Yêu cầu diện tích mặt bằng lớn, thời gian khởi động lâu (đợi vi sinh vật phát triển) thường khoảng 6 tháng và không hiệu quả trong điều kiện thời tiết lạnh giá, chênh lệch nhiệt độ. 2.1.4. Công nghệ Biogas trong xử lý chất thải chăn nuôi Biogas là viết tắt của từ Biological Gas: là hỗn hợp khí của Metan (CH4) và một số chất khí khác phát sinh từ sự phân hủy các vật chất hữu cơ. Thành phần chính của khí Biogas là CH4 (50-60%) và CO2 (>30%), còn lại là các chất khác như hơi nước, N2, O2,H2S, CO... được thủy phân trong môi trường yếm khí, xúc tác nhờ nhiệt độ từ 20 - 400C. Hỗn hợp khí biogas có thể dùng làm nhiên liệu đốt cháy hoặc dùng cho động cơ đốt trong. * Công nghệ Biogas Hình 2.1. Sơ đồ mô hình công nghệ Biogas [17]. Công nghệ Biogas là công nghệ sử dụng các vi sinh vật để phân hủy các chất hữu cơ trong điều kiện hoàn toàn không có khí oxy để cho ra hỗn hợp khí Biogas và bùn đáy. Đây là phương pháp xử lý kỵ khí đơn giản, hiện đang được rất nhiều trang trại và hộ chăn nuôi áp dụng. 10 * Ưu – nhược điểm của công nghệ Biogas Nhược điểm - Cần mặt bằng rộng để thi công. Tốn diện tích khá lớn. - Không bền, tuổi thọ công trình không cao vì chất liệu sử dụng là HDPE dễ hư hỏng bởi chuột cắn, gia súc phá, hay vật liệu sắc nhọn gây bục, hư hỏng hầm Biogas. Ưu điểm - Hệ thống xử lý chất thải bằng công nghệ Biogas không sử dụng máy bơm, nước thải tự chảy từ nguồn thải qua hệ thống xử lý rồi chảy ra nguồn tiếp nhận. - Khống chế ô nhiễm mùi hôi, giảm thiểu ô nhiễm do nước thải và chất thải rắn. - Tận dụng nguồn khí sinh học sinh ra làm chất đốt. - Chi phí vận hành bảo dưỡng thấp, không tốn kém. 2.2. Cơ sở pháp lý của đề tài Đề tài nghiên cứu được tiến hành dựa trên các văn bản pháp lý đã được ban hành và vẫn còn hiệu lực của hệ thống pháp luật về môi trường ở nước ta. -Luật bảo vệ môi trường 2014 số 55/2014/QH13 ngày 23 tháng 06 năm 2014. - 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 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. - Luật tài nguyên nước số: 17/2012/QH13 do Quốc hội nước CHXHCN Việt Nam thông qua ngày 21/6/2012. 11 - 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 số 117/2009/NĐ-CP ngày 31/12/2009 của của Chính phủ về xử lư vi phạm pháp luật trong lĩnh vực bảo vệ môi trường. - Nghi quyết liên tịch số 01/2005/NQLT-HPN-BTNMT ngày 7/1/2015 về việc phối hợp hành động bảo vệ môi trường phục vụ phát triển bền vững. - 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. - 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 36/2015/TT-BTNMT, ngày 30/6/2015 của Bộ Tài nguyên môi trường về quản lý chất thải nguy hại. - 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. - 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. - Quy chuẩn Việt Nam QCVN 62-MT:2016/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về nước thải chăn nuôi. - 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. - Tiêu chuẩn xây dựng Việt Nam TCXDVN 51 – 2008: Tiêu chuẩn thiết kế Thoát nước – mạng lưới và công trình bên ngoài. 12 2.3. Cơ sở thực tiễn 2.3.1. Hiện trạng ô nhiễm môi trường do chất thải chăn nuôi Mỗi năm ngành chăn nuôi thải ra khoảng 75–85 triệu tấn phân, với phương thức sử dụng và xử lý chưa hợp lý và hiệu quả, xả trực tiếp ra môi trường gây ô nhiễm [2]. Chất thải chăn nuôi tác động đến môi trường và sức khỏe con người trên nhiều khía cạnh: gây ô nhiễm môi trường nước mặt, nước ngầm, môi trường không khí, môi trường đất [5]. 2.3.1.1. Thành phần rắn từ chất thải chăn nuôi Trong các hệ thống chuồng trại phân lợn thường tồn tại ở cả dạng lỏng hay trung gian giữa lỏng và rắn. Phân gồm các thành phần và những dưỡng chất không tiêu hóa được của quá trình tiêu hóa vi sinh như các chất xơ, protein dư thừa, khoáng chất dư thừa, cặn bã của dịch tiêu hóa, chất nhờn theo phân ra ngoài, mô tróc ra từ