Nghiên cứu ảnh hưởng của nước thải chăn nuôi đến vi sinh vật nước

nề gây thiệt hại cho cư dân miền biển ,… Và trong số đó , mới nhất được phát hiện gần đây thì chính là việc vi sinh vật bị biến thể cấu trúc gen trong một con kênh bị ô nhiễm . Ngày nay , tuy con người đang làm chủ vi sinh vật , sử dụng chúng để xử lý nguồn nước thải nhưng mặc khác chúng ta cũng không thể lường trứơc được hậu quả một khi có sự thay đổi xảy ra. Nhưng nhờ vào sự thay đổi đó mà ta có thể kiểm tra đánh giá được mức độ ô nhiễm của môi trường , mà chủ yếu là môi trường nước . Bên cạnh đó, phải kể đến chăn nuôi, vốn là một ngành rất quen thuộc, bởi vì đã có từ rất lâu trên thế giới. Ban đầu chỉ ở quy mô gia đình nhằm đảm bảo nguồn thực phẩm động vật hoặc sức kéo cho hộ hay nhóm gia đình nhỏ. Nhưng hiện nay ngành chăn nuôi đã phát triển ở mức độ sản xuất hàng hoá với quy mô ngày càng lớn nhằm cung cấp một số lượng lớn thực phẩm động vật cho nhu cầu sử dụng ngày càng cao của con người. Các tiến bộ khoa học liên tục được áp dụng nhằm tạo ra năng suất và chất lượng cao hơn. Tuy nhiên từ quá trình chăn nuôi tập trung cao độ này đã nảy sinh một vấn đề thu hút sự quan tâm của xã hội, đó là ô nhiễm môi trường. Khó khăn trong việc thu gom, tồn trữ và xử lý các chất thải chăn nuôi là những vấn đề đầu tiên gắn liền với chăn nuôi tập trung. Chất thải trong chăn nuôi heo bao gồm phân, nước tiểu, chất độn, thức ăn rơi vãi và nước làm vệ sinh chuồng trại. Không giống như phân bò hay phân gia cầm khác, việc xử lý và quản lý chất thải trong chăn nuôi gặp rất nhiều khó khăn, Chất thải gia súc còn tác hại ở phạm vi lớn hơn, thong qua việc gây ô nhiễm đất, nước, không khí, gây ảnh hưởng đến sức khoẻ con người. Đối với ô nhiễm môi trường nước do chất thải chăn nuôi bao gồm cả hiện tượng phú dưỡng hoá đối với nước mặt làm cho nước có mùi khó chịu không sử dụng được, bên cạnh đó chính sự phát triển của tảo thường dẫn đến sự tái ô nhiễm. Ở các nước chăn nuôi công nghiệp, chăn nuôi là một trong những ngành gây ô nhiễm lớn nhất và đang là mối quan tâm của nhiều nước trên thế giới như Mỹ, Anh, Hàn Quốc... Nhiều nghiên cứu đã thực hiện trên các mặt quản lý, xử lý và sử dụng nhằm tái sử dụng các chất thải chăn nuôi. Tại các nước Ấn Độ, Trung Quốc những nghiên cứu ứng dụng sản xuất biogas từ phân gia súc làm phân bón đã thực hiện rất nhiều từ những năm 1970 (Broda; Kijne). Ở Việt Nam, khía cạnh môi trường của ngành chăn nuôi mới chỉ được quan tâm trong một vài năm trở lại đây khi ngành chăn nuôi hàng hoá đang ngày càng gia tăng. Một số ít nghiên cứu về sử dụng phân gia súc vào các mục đích kinh tế khác như phân bón, biogas… đã được thực hiện. Tuy nhiên chưa có những nghiên cứu đánh giá toàn diện hiện trạng ô nhiễm môi trường do chăn nuôi nhằm xây dựng các chính sách quản lý, các giải pháp kỹ thuật giảm thiểu ô nhiễm và tái sử dụng hợp lý chất thải gia súc. Do vậy đây là một trong những vấn đề được quan tâm nhất hiện nay tại nước ta. Và chúng tôi tiến hành thực hiện đề tài: “Nghiên cứu ảnh hưởng của nước thải chăn nuôi đến vi sinh vật nước” sẽ giúp chúng ta thấy được phần nào khía cạnh đáng ngại của vấn đề. MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI + Tìm hiểu hiện trạng chăn nuôi, hiện trạng ô nhiễm môi trường nước do chất thải chăn nuôi heo thải ra tại 1 trại chăn nuôi trên địa bàn xã Tân Lâm, huyện Cần Đước, tỉnh Long An. + Đánh giá hiện trạng hoạt động của hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi tại trại. + Đưa ra nồng độ xả thải thích hợp vào môi trường. + Góp phần thúc đầy cải thiện ô nhiễm môi trường từ hoạt đông sản xuất chăn nuôi ở trại phát triển theo hướng bền vững nhằm hạn chế được những tác hại đế sức khoẻ con người, gia súc, gia cầm và hạn chế lan truyền dịch bệnh. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Các phương pháp nghiên cứu chính trong luận văn là: + Điều tra thực địa, lấy mẫu, phân tích trong phòng thí nghiệm. + Nghiên cứu, phân tích kinh nghiệm về quản lý và phòng chống ô nhiễm tại các trại chăn nuôi trên thế giới. Ý NGHĨA CỦA ĐỀ TÀI Ý nghĩa khoa học: Dựa trên kết quả nghiên cứu, xác định được những biến đổi xa hơn của vi sinh vật, xác định được những độc chất gây hại cho môi trường và đời sống con người. Ý nghĩa thực tiễn: Do lượng xả thải ngày càng nhiều làm cho môi trường nước ngày càng ô nhiễm nặng nề hơn, gây ra nhiều tổn thất nặng nề về kinh tế. Do nhu cầu mỹ quan đô thị và nhu cầu cải thiện nguồn nước. Dùng đúng phương pháp xử lý vấn đề ô nhiễm, không phải bất cứ phương pháp nào cũng thích hợp. Chương 2 : TỔNG QUAN 2.1. VAI TRÒ VÀ ĐẶC ĐIỂM CỦA NGÀNH CHĂN NUÔI 2.1.1. Vai trò: Các vật nuôi vốn là các động vật hoang được con người thuần dưỡng, chọn giống, lai tạo, làm cho chúng thích nghi với cuộc sống gần người. Chăn nuôi là ngành cổ xưa nhất của nhân loại, nó cung cấp cho con người thực phẩm có dinh dưỡng cao, nguồn đạm động vật như thịt, sữa, các sản phẩm từ sữa, trứng. Sản phẩm của ngành chăn nuôi còn là nguyên liệu cho công nghiệp sản xuất hàng tiêu dùng (tơ tằm, lông cừu,da), cho công nghiệp thực phẩm (đồ hộp), dược phẩm và cho xuất khẩu. Ngành chăn nuôi còn cung cấp sức kéo và phân bón cho ngành trồng trọt, tận dụng phụ phẩm của ngành trồng trọt. Trồng trọt kết hợp với chăn nuôi tạo ra nền nông nghiệp bền vững. 2.1.2. Đặc điểm: Sự phát triển và phân bố ngành chăn nuôi phụ thuộc chặt chẽ vào cơ sở nguồn thức ăn. Đây là đặc điểm quan trọng nhất. Ngoài nguồn thức ăn ở các đồng cỏ tự nhiên ra thì phần lớn thức ăn của ngành chăn nuôi đều do ngành trồng trọt cung cấp. Cơ sở thức ăn cho chăn nuôi đã có tiến bộ vượt bậc nhờ những thành tựu khoa học – kỹ thuật. Các đồng cỏ tự nhiên được cải tạo, các đồng cỏ trồng với các giống mới cho năng suất và chất lượng cao ngày càng phổ biến. Thức ăn cho gia súc, gia cầm được chế biến bằng phương pháp công nghiệp. Trong nền nông nghiệp hiện đại, ngành chăn nuôi có nhiều thay đổi về hình thức (từ chăn thả, sang chăn nuôi nửa chuồng trại, rồi từ chuồng trại đến chăn nuôi công nghiệp) và theo hướng chuyên môn hoá (thịt, sữa, len, trứng…) 2.1.3. Các ngành chăn nuôi: 2.1.3.1. Ngành chăn nuôi gia súc Trâu, bò là các loại gia súc lớn được nuôi phổ biến để lấy thịt, sữa, da và các sản phẩm khác. Ở các nước đang phát triển, trâu bò là nguồn sức kéo chủ yếu trong nông nghiệp. Thịt trâu, bò chiếm khoảng 40% sản lượng thịt sử dụng trên toàn thế giới. Chăn nuôi bò Bò chiếm vị trí hàng đầu trong ngành chăn nuôi, thường được chuyên môn hoá theo ba hướng: lấy thịt, lấy sữa hay lấy thịt - sữa. Bò thịt được nuôi phổ biến trên các đồng cỏ tươi tốt ở châu Âu, châu Mĩ theo hình thức chăn thả. Trước khi đưa vào lò mổ, bò được vỗ béo ở các chuồng trại với thức ăn chế biến tổng hợp. Bò sữa được nuôi chủ yếu trong các chuồng trại, được chăm sóc chu đáo, áp dụng những thành tựu chăn nuôi hiện đại. Đàn bò của thế giới vào đầu thế kỉ XXI có trên 1,3 tỉ con, với sản lượng thịt gần 50 triệu tấn/năm. Nước có đàn bò đông nhất là Ấn Độ, nhưng bò ở nước này được nuôi dưỡng kém, sức sinh sản thấp. Những nước sản xuất nhiều thịt bò và sữa bò nhất là Hoa Kì, Bra-xin, các nước EU, Trung Quốc, Ác-hen-ti-na. Chăn nuôi trâu Trâu là vật nuôi của miền nhiệt đới nóng ẩm. Hiện nay, người ta nuôi trâu chủ yếu để lấy sức kéo, phân bón, da và sữa. Đàn trâu của thế giới hiện có trên 160 triệu con. Khu vực nuôi nhiều trâu nhất là Nam Á, Đông Nam Á. Chăn nuôi lợn Lợn là vật nuôi quan trọng thứ hai sau bò, dùng để lấy thịt, mỡ, da. Sản lượng thịt lợn hiện nay vượt sản lượng thịt trâu, bò. Đối với các nước đang phát triển, nuôi lợn còn tận dụng được nguồn phân bón ruộng. Thức ăn cho lợn cần nhiều tinh bột. Ngoài ra, lợn có thể được nuôi bằng thức ăn thừa của người và phế, phụ phẩm của các nhà máy chế biến thực phẩm. Vì vậy, lợn thường nuôi tập trung ở các vùng trồng cây lương thực thâm canh, các vùng ngoại thành. Đàn lợn của thế giới hiện nay có trên 900 triệu con, trong đó gần ½ thuộc về Trung Quốc. 2.1.3.2. Chăn nuôi gia cầm Chăn nuôi gia cầm có mặt ở tất cả các quốc gia trên thế giới, để cung cấp thịt, trứng cho bữa ăn hàng ngày của con người và là nguyên liệu cho công nghiệp chế biến thực phẩm. Trong các loại gia cầm thì gà là vật nuôi quan trọng hơn cả. Số lượng gia cầm của thế giới tăng nhanh, hiện có trên 15 tỉ con. Trung Quốc, Hoa Kì, các nước EU, Bra-xin, Liên bang Nga, Mê-hi-cô là những nước có ngành chăn nuôi gia cầm phát triển. 2.2. Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG DO NGÀNH CHĂN NUÔI: 2.2.1. Nguồn phát thải ô nhiễm: Chất thải sinh ra do hoạt động chăn nuôi bao gồm ở dạng rắn, lỏng như: phân, thức ăn rơi vãi, nước tiểu, nước rửa chuồng, … và khí thải chăn nuôi thải ra. Mặt khác, khối lượng chất thải sinh ra từ vật nuôi phụ thuộc vào chủng loại, giống, giai đoạn sinh trưởng, chế độ dinh dưỡng và phương thức vệ sinh chuồng trại. Bảng 2.1: Lượng phân gia súc, gia cầm thải ra hàng ngày tính trên phần trăm tỉ trọng cơ thể (Nguồn: Trương Thanh Cảnh, 2006) Loại gia súc Khối lượng phân (% tỉ trọng) Heo 6 – 8 Bò sữa 7 – 8 Bò Thịt 5 – 8 Gà, vịt 5 2.2.2. Thành phần chất thải chăn nuôi heo: 2.2.2.1. Chất thải rắn: Phân: Phân là chất thải rắn do heo bài tiết ra mỗi ngày, ở dạng răn hoặc lỏng. Tuỳ vào độ tuổi, chế độ dinh dưỡng mà số lượng, thành phần của phân khác nhau. Thành phần phân heo chủ yếu gồm nước (56 – 83%) và các chất hữu cơ. Ngoài ra còn có các chất dinh dưỡng N, P, K dưới dạng các hợp chất hữu cơ và vô cơ. Phân heo nói chung được xếp vào loại phân lỏng hoặc hơi lỏng. Bảng 2.2: Thành phần hoá học của phân heo có trọng lượng từ 70 – 100kg. (Nguồn: Trương Thanh Cảnh & cộng tác viên, 1997, 1998) Đặc tính Đơn vị Giá trị pH - 6.47 – 6.95 Vật chất khô g/kg 213 – 342 NH4-N g/kg 0.66 – 0.76 Nt g/kg 7.99 – 9.32 Tro g/kg 32.5 – 93.3 Chất xơ g/kg 151 – 261 Carbonates g/kg 0.23 – 2.11 Các axit béo mạch ngắn g/kg 3.83 – 4.47 Theo nghiên cứu của TS.Trương Thanh Cảnh(1997, 1998) thì Ntổng trong phân heo 70 – 100 kg chiếm từ 7.99 – 9.32 g/kg. Đây là nguồn dinh dưỡng có giá trị, cây trồng dễ hấp thu và góp phần cải tạo đất nếu sử dụng hợp lý. Ngoài ra, trong phân heo cũng như phân gia súc còn chứa rất nhiều virus, ấu trùng, trứng giun sán… có hại cho sức khoẻ của con người và gia súc. Các loại này có thể tồn tại vài ngày đến vài tháng trong phân, trong nước thải và trong đất. Xác gia súc: Chúng có đặt tính phân huỷ sinh học, bốc mùi hôi thối lan nhanh trong không khí và cũng như tác nhân truyền bệnh cho người và vật nuôi. Thông thường heo chết sau 2 ngày là sinh mùi rất khó chịu, nếu không xử lý kịp thời để lâu sẽ gây tác hại rất nghiêm trọng cho môi trường. Do đó, chuồng trại nơi có vật nuôi chết cần phải vệ sinh và khử trùng. Một số hộ chăn nuôi gia đình xử lý đối với những con heo bị chết đều không đúng theo tiêu chuẩn, họ thường xử lý bằng cách khi thấy heo có dấu hiệu bị bệnh sắp chết thì đem bán với giá cực rẻ. Điều này có hại cho sức khoẻ con người khi dùng phải heo bệnh chưa qua kiểm dịch. Vật dụng chăn nuôi, bệnh phẩm thú y: Các vật dụng, chăn nuôi hay thú y bị loại bỏ như bao bì, kim tiêm, thuốc thú y, … cũng là một nguồn quan trọng dễ gây ô nhiễm môi trường. Thức ăn thừa, các chất thải khác: Trong những trường hợp chăn nuôi dùng ổ lót như rơm rạ, vải, … sau một thời gian sử dụng phải bỏ đi vì những chất thải này có thể mang theo phân, nước tiểu và vi sinh vật gây bệnh. Thức ăn thừa từ chăn nuôi cũng góp phần gây ô nhiễm môi trường vì hầu hết đều là chất hữu cơ dễ phân huỷ như cám , ngũ cốc, tôm, … và trong tự nhiên những chất này bị phân huỷ sinh ra mùi khó chịu ảnh hưởng đến môi trường xung quanh. 2.2.2.2. Nước thải Nước tiểu: Nước tiểu heo có thành phần chủ yếu là nước(chiếm trên 90% tổng khối lượng nước tiểu), ngoài ra còn có một lượng lớn Nitơ(chủ yếu dưới dạng Urê) và photpho. Và khi nước tiểu được động vật bài tiết ra ngoài, trong điều kiện có oxy ở môi trường , chúng dễ dàng phân huỷ tạo thành ammoniac gây mùi khó chịu. Tuy nhiên có thể dùng bón cho cây vì đây là nguồn giàu Nitơ, Photpho và Kali. Thành phần nước tiểu thay đổi tuỳ thuộc vào loại gia súc, tuổi, chế độ dinh dưỡng và điều kiện khí hậu. Bảng 2.3: Thành phần hoá học của nước tiểu có trọng lượng từ 70 – 100 kg (Nguồn: Trương Thanh Cảnh & cộng tác viên, 1997, 1998) Đặc tính Đơn vị Giá trị Vật chất khô g/kg 30.9 – 35.9 NH4-N g/kg 0.13 – 0.40 Nt g/kg 4.90 – 6.63 Tro g/kg 8.5 – 16.3 Urê mol/l 123 – 196 Carbonat g/kg 0.11 – 0.19 pH 6.77 – 8.19 Nước rửa chuồng và tắm gia súc: Có nguồn gốc từ việc tắm rửa heo, vệ sinh chuồng trại, máng ăn uống, …Đây là một nguồn ô nhiễm rất nặng, chứa các hữu cơ, vô cơ có trong phân, nước tiểu và thức ăn, … tuỳ vào cách thức vệ sinh chuồng trại cũng như độ tuổi và chế độ ăn của heo mà mức độ ô nhiễm của nước thải khác nhau. Bảng 2.4: Tính chất nước thải chăn nuôi heo (Nguồn: Trương Thanh Cảnh & cộng tác viên, 1997, 1998) Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị Độ màu Pt - Co 350 – 870 Độ đục mg/l 420 – 550 BOD5 mg/l 3500 – 8900 COD mg/l 5000 – 12000 SS mg/l 680 – 1200 Pt mg/l 36 – 72 Nt mg/l 220 – 460 Dầu mỡ mg/l 5 – 58 pH mg/l 6.1 – 7.9 Nước thải chăn nuôi không chứa các chất độc hại như nước thải công nghiệp(acid, kiềm, kim loại nặng, chất oxy hoá, …) nhưng chứa rất nhiều loại ấu trùng, vi trùng, trứng giun sán có trong phân. 2.2.2.3. Khí thải Các khí thải ra trong chuồng nuôi, tại các bãi, hầm chứa chất thải như NH3, H2S, CH4, CO2, Indol, Skatol, … là sản phẩm của quá trình phân huỷ kị khí và hiếu khí các chất hữu cơ trong chất thải chăn nuôi(chủ yếu là phân và nước tiểu). Nồng độ các khí này khác nhau, tuỳ thuộc vào điều kiện môi trường(nhiệt độ, độ ẩm, bức xạ, …) và cách thức thu gom, lưu trữ, vận chuyển và xử lý chất thải. Tuỳ vào nồng độ của các khí mà tác động của chúng lên gia súc, gia cầm và con người khác nhau. Quá trình phân huỷ chất và tạo ra các chất khí thải gia súc, gia cầm do vi sinh vật như sau: NH3 H2S Indol. Schatol. Phenol Acid hữu cơ mạch Protein Acid hữu cơ Cacbohydrat Alcohol Aldehydes H2O, CO2 và CH4 Hydrocacbon mạch ngắn (CH4) Lipit Acid béo Alcohol H2O, CO2 và CH4 Aldehydes, Ketones Và Ketones Hình 2.1: Sơ đô các khí sinh ra trong quá trình phân huỷ chất thải chăn nuôi( Trương Thanh Cảnh, 1999). 2.2.3. Vấn đề ô nhiễm môi trường: Với những tính chất đã mô tả như trên, phân. Nước tiểu và nước thải chăn nuôi heo nếu không được trước khi thải vào môi trường sẽ gây hậu quả rất nghiêm trọng, nhất là trong trường hợp chăn nuôi ở quy mô lớn. Chất thải chăn nuôi sẽ đe doạ đến cả môi trường đất, nước và không khí. 2.2.3.1. Ô nhiễm môi trường nước: Khí thải chăn nuôi không được xứ lý hay xử lý không triệt để và được thải vào các ao, hồ, sông, rạch, … sẽ làm ô nhiễm môi trường nước. Bởi vì chất thải chăn nuôi chứa nhiều chất hữu cơ, khi thải vào môi trường nước, các vi sinh vật hiếu khí phải sử dụng oxy hoà tan để phân huỷ các chất này, làm giảm lượng oxy hoà tan trong nước, dẫn đến suy giảm chất lượng nước. Mặt khác chất thải chăn nuôi chứa nhiều chất dinh dưỡng nên chúng gây ra hiện tượng phú dưỡng hoá gây ảnh hưởng đến đời sống của thuỷ sinh vật trong môi trường tiếp nhận. Bên cạnh đó, nước là môi trường thích hợp cho các loài sinh vật gây bệnh tồn tại trong phân phát triển. Không những thế chất thải sẽ thấm xuống đất, đi vào nước ngầm làm ô nhiễm môi trường nước ngầm, nhất là các giếng mạch nông gần chuồng gia súc hay hố chứa chất thải mà không có hệ thống thoát nước an toàn. Bảng 2.5: Các chỉ tiêu ô nhiễm của chất thải tính cho 1000 kg trọng lượng của lợn (Nguồng Trương Thanh Cảnh, 2006) Chỉ tiêu Khối lượng (kg) Tổng lượng phân 84 Tổng lượng nước tiểu 39 TS 11 BOD5 3.1 NH4-N 0.29 SS 0.027 Chất hữu cơ: Trong thức ăn, một số chất chưa được đồng hoá và hấp thụ nên bài tiết ra ngoài theo phân, nước tiểu cùng các sản phẩm trao đổi chất. Ngoài ra, các chất hữu cơ còn từ nguồn khác như thức ăn thừa, ổ lót, xác chết gia súc không được xử lý. Sự phân huỷ các chất béo trong nước còn làm thay đổi pH của nước, gây điều kiện bất lợi co hoạt động phân huỷ các chất ô nhiễm. Một số chất cacbohydrat, chất btrong nước thải có phân tử lớn nên không thấm qua màng vi sinh vật . Để chuyển hoá các phân tử này trước tiên phải qua quá trình thuỷ phân các chất phức tạp thành các chất giản đơn hơn(đường đơn, axit amin, axit béo mạch ngắn). Quá trình này tạo các sản phẩm trung gian gây độc cho thuỷ sinh vật. Nitơ, Photpho: Khả năng hấp thụ nitơ, photpho của gia súc tương đối thấp nên phần lớn sẽ bài tiết ra ngoài. Do đó, hàm lượng nitơ, photpho trong chất thải chăn nuôi tương đối cao, nếu không xử lý sẽ gây ra hiện tượng phú dưỡng hoá nguồn nước, ảnh hưởng đến hệ sinh thái nước. Hàm lượng nitrat cao trong nước sẽ gây độc hại cho con người. Do trong hệ tiêu hoá, ở điều kiện thích hợp, nitrat sẽ chuyển thành nitrit, có thể hấp thụ vào máu kết hợp với hồng cầu, ức chế chức năng vận chuyển oxi của hồng cầu. Vi sinh vật: Trong phân chứa nhiều loại vi trùng, virus, trứng giun sán gây bệnh. Chúng lan truyền qua nguồn nước mặt, nước ngầm, đất hay rau quả nếu sử dụng nước ô nhiễm vi sinh vật để tưới tiêu. Vi sinh vật từ chăn nuôi cũng có thể thấm vào đất ảnh hưởng đến mạch nước ngầm. 2.2.3.2. Ô nhiễm môi trường không khí: Môi trường không khí ở khu vực chuồng trại và xung quanh cơ sở chăn nuôi luôn có mùi rất đặc trưng và đây sẽ là một tác nhân ô nhiễm rất khó chịu nếu không có biện pháp quản lý đúng cách. Các khí gây mùi chủ yếu từ quá trình phân huỷ yếm khí chất thải chăn nuôi như NH3, H2S, các hợp chất của Mêcartan, … trong thành phần khí thải ra từ chăn nuôi còn có chứa một lượng đáng kể CO2 và CH4. Tất cả các khí này tồn tại trong môi trường không khí của khu vực chăn nuôi tạo nên một mùi đặc trưng hôi thối rất khó chịu, ở nồng độ cao chúng có thể gây ngạt, kich thích niêm mạc mắt và mũi, gây choáng váng nhức đầu, gây nổ, … Ảnh hưởng của mùi: Có gần 200 chất tạo mùi trong chất thải. Mùi thối sinh ra trong hoạt động chăn nuôi heo là sản phẩm của quá trình phân huỷ các chất thải. Mùi phụ thuộc vào khẩu phần thức ăn và quá trình lưu trữ hay xử lý nước thải. Tuy nhiên, sự thối rửa của phân không phải nguồn gốc duy nhất của mùi, thức ăn thừa thối rửa, phụ phẩm của chế biến thực phẩm dùng cho gia súc ăn cũng gây mùi khó chịu. Bảng 2.6: Đặc điểm các khí sinh ra khi phân huỷ kị khí (Nguồn: Trương Thanh Cảnh, 1999) Loại khí Mùi Đặc điểm Giới hạn tiếp xúc Tác hại NH3 Mùi hăng, xốc 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 Gây uể oải, nhức đầu, có thể gây ngạt dẫn đến tử vong ở nồng độ cao. H2S Mùi trứng thối Nặng hơn không khí 10 ppm Là khí độc: gây nhức đầu, chóng mặt, buồn nôn, bất tỉnh, tử vong. CH4 Không mùi Nhẹ hơn không khí 1000 ppm Gây nhức đầu, gây ngạt. Các chất khí này thường là sản phẩm của quá trình phân huỷ kị khí phân rã qua phân huỷ bởi vi sinh vật không sử dụng oxy, chúng ảnh hưởng rất mạnh đến khướu giác của con người. Những người dân sống xung quanh có khả năng mắc các chứng bệnh về đường hô hấp rất cao. Ảnh hưởng của khí NH3: Trong chăn nuôi heo, lượng nước tiểu sinh ra hằng ngày rất nhiều với thành phần khí NH3 là chủ yếu. Chất khí này có nồng độ cao kích thích mạnh lên niêm mạc, mặt mũi, đường hô hấp dễ dị ứng tăng tiết dịch, gây co thắt khí quản và gây ho. Nếu nồng độ cao sẽ gây huỷ hoại đường hô hấp. Trong máu, NH3 bị oxy hoá tạo thành NO2 làm hồng cầu trong máu chuyển động hỗn loạn, ức chế chức năng vận chuyển oxy đến các cơ quan của hồng cầu, trường hợp nặng có thể gây thiếu oxy ở não dẫn đến nhức đầu, mệt mỏi thậm chí có thể gây tử vong. Bảng 2.7: Ảnh hưởng của NH3 lên người và heo (Nguồn: Barker và cộng tác viên, 1996) Đối tượng Nồng độ tiếp xúc Tác hại hay triệu chứng Với người 6 ppm đến 20 ppm trở lên Ngứa mặt, khó chịu ở đường hô hấp. 100 ppm trong 1 giờ Ngứa ở bề mặt niêm mạc. 400 ppm trong 1 giờ Ngứa ở mặt, mũi và cổ họng. 1720 ppm (dưới 30 phút) Ho, co giật dẫn đến tử vong. 700 ppm (dưới 60 phút) Lập tức ngứa ở mặt, mũi và cổ họng. 5000 ppm – 10000 ppm (vài phút) Gây khó thở, ngẹt thở, xuất huyết phổi, ngất do ngạt, có thể tử vong. 10000 ppm trở lên Tử vong. Với heo 50 ppm Năng suất và sức khoẻ giảm, nếu hít lâu dễ sinh ra chứng viêm phổi và các bệnh khác về đường hô hấp. 100 ppm Hắt hơi, chảy nước bọt, ăn không ngon. 300 ppm trở lên Ngứa mũi, miệng, tiếp xúc lâu dẫn đến thở gấp. Ảnh hưởng của H2S: H2S là khí không màu, mùi trứng thối, được sinh ra trong quá trình khử các amin chứa lưu huỳnh torng thời ký ủ phân, lưu trữ và xử lý kị khí chất thải. Cơ quan khứu giác của người có thể cảm nhận H2S ở ngưỡng 0.025 ppm. H2S là khí độc, có thể gây chết khi tiếp xúc với một lượng nhỏ. H2S còn gây rối loạn hoạt động một số men vận chuyển điện tử trong chuỗi hô hấp mô bào gây rối loạn hô hấp mô bào. H2S còn chuyển hoá Hemoglobin làm ức chế khả năng vận chuyển oxy của Hemoglobin. Bảng 2.8: Ảnh hưởng của H2S đến sức khoẻ con người và gia súc (Nguồn: Barker và cộng tác viên, 1996) Đối tượng Nồng độ tiếp xúc Tác hại hay triệu chứng Với người 10 ppm Ngứa mắt. 20 ppm trở lên trong hơn 20 phút Ngứa mắt, mũi, họng. 50 – 100 ppm Nôn mửa, tiêu chảy. 200 ppm/giờ Choáng váng, thần kinh suy nhược, dễ gây viêm phổi. 300 ppm/30 phút Non mửa trong trạng thái hưng phấn, bất tỉnh. Trên 600 ppm Mau chóng tử vong. Với heo Liên tục tiếp xúc với 20 ppm Sợ ánh sang, ăn không ngon miệng, có biểu hiện thần kinh không bình thường. 200 ppm Có thể sinh chứng thuỷ chủng ở phổi nên khó thở và có thể trở nên bất tỉnh, chết. Ảnh hưởng của CH4: Khí mêtan là sản phẩm cuối cùng của quá trình phân huỷ kị khí các chất hữu cơ dễ ph6an huỷ trong chất thải chăn nuôi. CH4 là khí không màu, không mùi, có thể cháy. Nếu nồng độ CH4 chiếm từ 45% không khí thì sẽ gây ngạt thở do thiếu oxy. Khí mêtan nếu được thu gom(dạng biogas) có thể sử dụng vào mục đích năng lượng. Ảnh hưởng của CO2: CO2 là khí không màu, không mùi, không cháy. Trong không khí nồng độ CO2 khoảng 0.3 – 0.4%. Nồng độ CO2 trong chuồng nuôi phụ thuộc vào nhiệt độ, độ thông thoáng và số lượng vật nuôi vì nó là sản phẩm của quá trình phân huỷ chất thải. Khi tiếp xúc với khí CO2 ở nồng độ thấp gây ù tai, trầm uất; ở nồng độ 20 – 30% có thể còn thêm triệu chứng tim đập yếu và khi lên đến nồng độ 50% có thể dẫn đến tử vong trong vòng 30 phút tiếp xúc. 2.2.3.3. Ô nhiễm môi trường đất: Trong chất thải chăn nuôi có chứa rất nhiều chất dinh dưỡng như nitơ, photpho. Nếu thải vào đất không hợp lý hoặc sử dụng phân tươi để bón cho cây trồng, cây sử dụng không hết sẽ có tác dụng ngược lại. + Phú dưỡng hoá đất: lượng chất hữu cơ dư thừa sẽ làm cho đất bão hoà và quá bão hoà dinh dưỡng, gây mất cân bằng sinh thái và thoái hoá đất. Đây là một trong những nguyên nhân gây chết cây dẫn đến giảm năng suất và san lượng cây trồng. Ngoài ra, khi trong đất dư thừa chất dinh dưỡng sẽ dẫn đến hiện tượng rửa trôi và thấm làm ô nhiễm nguồn nước mặt, nước ngầm. + Vi sinh vật và mầm bệnh: phân và nước tiểu của gia súc có chứa rất nhiều loại vi trùng, trứng giun sán … gây bệnh cho người và vật nuôi. Các tác nhân gây bệnh này có thể tồn tại rất lâu trong đất nên chúng có nguy cơ phát tán vào không khí, nước ngầm, nước mặt theo chuỗi thức ăn để gây bệnh. 2.3. MỘT SỐ GIẢI PHÁP CHUNG QUẢN LÝ Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG TRONG CHĂN NUÔI 2.3.1. Giảm lượng khí tạo mùi tại nguồn thải Vệ sinh chuồng trại thường xuyên, tránh ứ đọng chất thải: Sử dụng chế phẩm visinh trộn vào phân để làm thay đổi quá trình phân huỷ phân, không tạo ra sản phẩm khi có mùi hôi. Thay đổi khẩu phần thức ăn, giảm lượng protein thô, thêm các chế phẩm vi sinh trộn vào thức ăn nhằm làm giảm các chất ô nhiễm gây mùi trong phân nước tiểu và hô hấp của gia súc. 2.3.2. Thu gom chất thải: Phân và nước tiểu của gia súc sau khi thải ra được thu gom ra khỏi chuồng càng sớm càng tốt, tránh gây bẩn xung quanh chuồng trại và gia súc đồng thời tránh các vi sinh phân huỷ phân và nước tiểu gia súc sinh mùi hôi thối trong chuồng nuôi. Tuỳ theo từng điều kiện cụ thể, loại hình chăn nuôi, qui mô chăn nuôi hay phương pháp xử lý chất thải sẽ có phương pháp thu gom chất thải khác nhau. Đối với các cơ sở chăn nuôi thu gom trước, sau đó dùng nước rửa chuồng, nồng độ chất ô nhiễm trong nước thải thấp hơn rất nhiều so với những cơ sở chăn nuôi luôn phân. Đối với phân gia súc, nếu sử dụng để bón cho cây trồng thì phân cần thu gom trước khi rửa chuồng và tăm vật nuôi. Nếu sử dụng bể lắng, hầm(túi) biogas để xử lý chất thải thì hệ thống thu gom phân và nước thải có thể chung, với hệ thống này thì mương dẫn nên rộng và dốc đủ lớn để dễ dàng chuyển phân xuống hầm xử lý. 2.3.3. Lưu trữ chất thải: Mục đích của việc lưu trữ là để ổn định thành phần dinh dưỡng trong phân và giảm lượng vi sinh vật truyền bệnh. Cấu trúc thiết bị lưu trữ và thời gian lưu trữ ảnh hưởng đến thay đổi thành phần của phân. Tuỳ theo loại phân , quy mô chăn nuôi và mục đích sử dụng chất thải của từng nơi mà thiết bị lưu trữ cũng như thời gian lưu trữ khác nhau. Thông thường nơi lưu trữ phân là hồ chứa và lắng hoặc bãi chứa phân. Cần lưu ý nơi lưu trữ phân thường nên cách biệt với chuồng trại chăn nuôi và xa nhà ở để không bị ảnh hưởng đến sức khoẻ của gia súc và phải đậy kín. 2.3.4. Vận chuyển chất thải: Một số các trường hợp cần phải vận chuyển chất thải từ trại chăn nuôi như khi chất thải chăn nuôi được sử dụng để bón cho cây trồng hay các mục đích khác hoặc là tại cơ sở chăn nuôi không có điều kiện xây dựng hệ thống xử lý chất thải, phải vận chuyển đến nơi khác xử lý. Có hai phương thức vận chuyển chất thải chăn nuôi: + Tách riêng phân và nước thải: phân lỏng và nước thải được vận chuyển từ trong chuồng trại hoặc hồ chứa phân - nước thải đến hệ thống xử lý. Trong trường hợp xe chuyên chở phân lỏng thì thùng chứa phải bằng vật liệu bền, có nắp đậy kín, không rò rỉ hoặc chảy tràn trên đường vận chuyển. + Tách riêng phân và nước thải: phân rắn cần được vận chuyển từ trong chuồng trại hoặc bãi chứa phân đén hệ thống xử lý, trường hợp vận chuyển đi xa, phải có xe và thùng chứa chuyên dùng. Nước rửa chuồng theo mương và ống dẫn đến hồ lắng nước thải rồi vào hệ thống xử lý để làm giảm mức độ ô nhiễm môi trường trước khi xả ra ngoài. 2.3.5. Các phương pháp xử lý: 2.3.5.1. Phương pháp xử lý mùi hôi: + Phương pháp hấp thu: khí ô nhiễm được lấy ra khỏi chuồng trại gia súc bằng cái quạt hút đặt xung quanh chuồng nuôi rồi đưa vào thiết bị hấp thu và khí ô nhiễm sẽ bị giữ lại. Thường áp dụng phương pháp đơn giản, ít tốn kém là dùng nước hấp thụ khi gây mùi nhưng vì khả năng hoà tan các khí cần khử ở điều kiện thường không cao nên hiệu quả thấp. Thay vào đó, có thể sử dụng các dung dịch như Natri carbonat, Amoni carbonat, Kali photphat để tăng hiệu quả xử lý. + Phương pháp hấp phụ: đây là phương pháp đơn giản, thuận tiện và hiệu quả xử lý cao đối với nhiều loại chất thải khác nhau, Chất hấp phụ thường dùng là than hoạt tính hay một số nguyên liệu khác. Hiệu quả hấp phụ phụ thuộc vào nhiệt độ(không quá 50oC), áp suất, lưu tốc dòng không khím nồng độ chất ô nhiễm gây mùi và hoạt độ chất hấp phụ thấp. Cần lưu ý là khi chất hấp phụ đã bão hoà, cần phải thay chất hấp phụ mới giải hấp để tái sinh chất hấp phụ. + Phương pháp sinh học: sử dụng một số vi sinh vật có khả năng oxy hoá các hợp chất cò mùi trong không khí, tạo các sản phẩm không mùi hay có cường độ mùi thấp hơn, dễ chịu hơn để làm giảm mức độ khó chịu do các khí có mùi gây ra. + Phương pháp cô lập: các hố ủ phân cần có nấp đậy kín nhằm tạo điều kiện cho vi sinh vật phát triển phân huỷ chất hữu cơ có trong phân, vừa tránh thất thoát Nitơ trong quá trình phân huỷ phân, đồng thời không cho các khí có mùi hôi và khí độc thoát ra ngoài. Hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi phải vận hành tốt và đủ dung lượng chứa toàn bộ chất thải từ số gia súc nuôi, nhằm đảm bảo việc xử lý chất thải đạt hiệu quả và triệt để. + Phương pháp pha loãng: là phương pháp đơn giản nhất để làm giảm mùi hôi trong chuồng trại. Các khí gây mùi được pha loãng với không khí đến nồng độ dưới ngưỡng cảm nhận sẽ không còn gây cảm giác khó chịu cho người và vật nuôi. Phương pháp này có thể thực hiện tự nhiên(thông gió tự nhiên) hoặc cưỡng bức(quạt). Tuy nhiên, phương pháp này chỉ áp dụng cho những chuống trại có cường độ mùi thấp. 2.3.5.2. Phương pháp xử lý phân gia súc: Xử lý sinh học: Sản xuất phân bón: Phương pháp sản xuất phân bón hữu cơ từ phân heo nói riêng và từ phân gia súc nói chung dựa trên sự phân huỷ các thành phần hữu cơ có trong phân dưới tác dụng của vi sinh vật có sẵn trong phân. Tuỳ theo chế độ hoạt động của vi sinh vật, ta có 3 phương pháp ủ sau: + Phương pháp ủ nóng: nhiệt độ trong đống phân ủ đạt đến 80 – 90oC. Phương pháp này nhanh chóng, đơn giản nhưng lại mất đi nhiều đạm. + Phương pháp ủ nguội: nhiệt độ trong đống phân ủ đạt khoảng 35 – 50oC. Phương pháp này có ưu điểm làm đạm ít mất đi nhưng thời gian ủ dài. + Phương pháp ủ hỗn hợp: khắc phục được nhược điểm của hai phương pháp trên. Tiến hành ủ nóng trước nguội sau, phân tươi được đổ đống, không nén, để phân huỷ cho đến khi nhiệt độ trong đống phân đạt khoảng 50 – 60oC, sau đó nén chặt đống phân lại ủ nguội. Tuỳ vào quy mô, diện tích đất sẵn có mà công việc ủ phân thực hiện dưới nhiều hình thức khác nhau. Ở quy mô gia đình, ta có thể thực hiện ủ phân ngay trong vườn nhà. Để tăng hiệu quả của quá trình ủ bằng các nguyên liệu như rơm rạ, tro bếp, đất, cây xanh, …Ở quy mô công nghiệp, khi xử lý lượng lớn phân ta còn thu được một lượng lớn sản phẩm khí sinh học đáng kể sinh ra từ quá trình phân huỷ kị khí của phân. Lượng biogas này được sử dụng nguồn nhiệt cho nhiều mục đích khác nhau. Nước rỉ từ đống phân phải được thu lại đưa qua hệ thống xử lý nước thải. Phân heo tươi Hố ủ phân Sân phơi Thùng sấy Phân hữu cơ thành phẩm Biogas Nước rỉ Hệ thống xử lý nước thải Hình 2.2: Quy trình công nghệ xử lý phân heo phương pháp ủ (Nguồn: Trương Thanh Cảnh, 2006) Sản xuất biogas: Là quá trình sử dụng các vi sinh vật phân huỷ kị khí các hợp chất hữu cơ phức tạp thành các chất hữu cơ đơn giản. Với hệ thống xử lý phân và nước thải chăn nuôi sản xuất biogas, ta có thể thu được các sản phẩm hữu ích như: khí._.