BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN ĐẠI HỌC MỞ HÀ NỘI  LUẬN VĂN THẠC SỸ NGÀNH: CÔNG NGHỆ SINH HỌC MÃ NGÀNH: 60420201 Ô NHIỄM NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI LỢN SAU XỬ LÝ BIOGAS TẠI HUYỆN THẠCH THẤT - HÀ NỘI VÀ ĐỀ XUẤT BIỆN PHÁP XỬ LÝ NGƯỜI HƯỚNG DẪN: TS ĐÀO THỊ HỒNG VÂN TS LƯƠNG HỮU THÀNH NGƯỜI THỰC HIỆN : NGUYỄN TRUNG MINH Hà Nội - 2015 MỞ ĐẦU Tính cấp thiết đề tài Chăn nuôi hai lĩnh vực quan trọng nông nghiệp (chăn nuôi, trồng trọt), đáp ứng nhu cầu thực phẩm cho tiêu dùng hàng ngày người dân xã hội mà nguồn thu nhập quan trọng hàng triệu người dân Đặc biệt nông nghiệp lại có ý nghĩa quan trọng nước ta có tới 70% dân cư sống dựa vào nông nghiệp [4] Theo kết điều tra 1/4/2014 Tổng cục Thống kê, nước có 26,39 triệu lợn tăng nhẹ (0,3%) so với kỳ; đàn lợn nái có 3,9 triệu 98% so với kỳ năm trước Sản lượng thịt xuất chuồng đạt 3,3 triệu tăng 2,1% so với kỳ năm trước Trong tháng đầu năm giá thịt lợn giảm, chi phí giống thức ăn tăng nên người chăn nuôi hạn chế đầu tư mở rộng đàn Lĩnh vực chăn nuôi nước ta phát triển nhanh chóng tăng dần tỷ trọng ngành nông nghiệp Năm 2013, Việt Nam vươn lên đứng thứ Châu Á sau Trung Quốc, Philipin sản lượng thịt lợn [8] Trên giới chăn nuôi chiếm khoảng 70% đất nông nghiệp 30% tổng diện tích đất tự nhiên (không kể diện tích bị băng bao phủ) Chăn nuôi đóng góp khoảng 40% tổng GDP nông nghiệp toàn cầu, giải việc làm cho 1,3 tỉ dân [9] Tuy nhiên, bên cạnh đóng góp tích cực cho phát triển kinh tế - xã hội, việc phát triển chăn nuôi lợn để lại tác động tiêu cực đến môi trường, làm suy thoái chất lượng đất, chất lượng nước không khí xung quanh khu vực nuôi lợn Nguyên nhân ảnh hưởng chất thải chăn nuôi lợn, cụ thể ; phân, nước tiểu nước rửa chuồng trại Sản lượng thịt lợn cung cấp thị trường ngày tăng tỷ lệ thuận với lượng chất thải môi trường Chất thải chăn nuôi lợn gây ảnh hưởng xấu đến môi trường xung quanh, đến sức khỏe người đặc biệt đóng góp phần lớn khí gây hiệu ứng nhà kính, biến đổi khí hậu Ngoài chất thải rắn chất thải lỏng, chăn nuôi đóng góp khoảng 18% hiệu ứng nóng lên trái đất (global warming) thải khí gây hiệu ứng nhà kính Theo báo cáo Tổ chức Nông Lương Thế giới (FAO), chất thải gia súc toàn cầu tạo 65% lượng Nitơ oxit (N2O) khí Đây loại khí có khảng hấp thụ lượng mặt trời cao gấp 296 lần so với khí CO2 Động vật nuôi thải 9% lượng khí CO2 toàn cầu, 37% lượng khí Methane (CH4) – loại khí có khả giữ nhiệt cao gấp 21 lần khí CO2 Chăn nuôi gia súc đóng góp tới 64% lượng khí Amoniac (NH3) – thủ phạm trận mưa axit Điều có nghĩa chăn nuôi gia súc, gia cầm khẳng định tác nhân làm tăng hiệu ứng nhà kính Ngoài nhu cầu thức ăn, nước uống, tập tính bầy đàn, nhu cầu bãi chăn thả v.v… gia súc coi tác nhân gây thoái hóa đất nông nghiệp, ô nhiễm nguồn nước cân hệ sinh thái [4] Hà Nội tỉnh, thành có tốc độ chăn nuôi đứng đầu nước với tổng đàn lợn 1,53 triệu con, đàn gia cầm 19 triệu con, đàn trâu bò gần 20 ngàn [28] tập trung chủ yếu quận, huyện ngoại thành, huyện Thạch Thất – Hà Nội khu vực chăn nuôi lợn tương đối lớn thành phố Hà Nội, với gia tăng dân số, gia tăng nhu cầu lương thực, thực phẩm, ngành chăn nuôi đầu tư phát triển mạnh Trước đây, có chăn nuôi nhỏ lẻ hộ gia đình Hiện nay, bối cảnh thức ăn chăn nuôi, vật tư chăn nuôi tăng, với sức cạnh tranh, vấn đề kiểm soát dịch bệnh nên việc chăn nuôi hộ gia đình có xu hướng giảm chăn nuôi gia trại, trang trại tăng nhanh tạo khả cạnh tranh thị trường Do vậy, vấn đề chất thải phát sinh từ hoạt động chăn nuôi lợn cần phải quản lý tốt Chất thải trang trại chăn nuôi lợn với thành phần chủ yếu phân lợn nước thải vấn đề lo lắng nhà quản lý Nước thải (phân, nước) có độ ô nhiễm cao (COD, BOD, Nitơ, Amoni VK gây bệnh) Việc sử dụng bể Biogas trại chăn nuôi thuận tiện cho sử dụng chất thải khai thác nguồn lượng, nhiên công tác lắp đặt hệ thống biogas tốn nhận thức ứng dụng công nghệ biogas trang trại nhiều hạn chế nước thải sau bể Biogas nhiều chất gây ô nhiễm môi trường cần xử lý trước thải vào môi trường Từ đặc tính nước thải ngành chăn nuôi thực tế có nhiều giải pháp áp dụng để xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau trình biogas, giải pháp xử lý nước thải chăn nuôi sau biogas chế phẩm vi sinh vật (EM) thực vật thủy sinh (Bèo lục bình) dễ dàng đáp ứng yêu cầu xử lý nước thải chăn nuôi Xuất phát từ thực tiễn trên, đề tài: “Ô nhiễm nước thải chăn nuôi lợn sau xử lý biogas huyện Thạch Thất - `Hà Nội đề xuất biện pháp xử lý” thực nhằm đánh giá chất lượng nước thải chăn nuôi sau xử lý biogas đề xuất số giải pháp để cải thiện chất lượng nước thải chăn nuôi lợn sau xử lý biogas Mục tiêu nghiên cứu: - Đánh giá mức độ ô nhiễm nước thải chăn nuôi sau xử lý biogas huyện Thạch Thất, thành phố Hà Nội - Hiệu biện pháp cải thiện chất lượng nước thải sau xử lý biogas chế phẩm vi sinh vật (EM) thực vật thủy sinh (bèo lục bình) nhằm giảm thiểu tác động môi trường xung quanh Nội dung nghiên cứu: - Đánh giá mức độ ô nhiễm nước thải chăn nuôi lợn trước sau xử lý biogas số sở chăn nuôi lợn địa bàn huyện Thạch Thất, thành phố Hà Nội - Đánh giá hiệu chề phẩm vi sinh vật (EM) thực vật thủy sinh (bèo lục bình) xử lý nước thải chăn nuôi sau biogas Phần TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tình hình chăn nuôi lợn Việt Nam 1.1.1 Hiện trạng chăn nuôi lợn Việt Nam Hiện nước có 8,5 triệu hộ chăn nuôi quy mô gia đình, 18.000 trang trại chăn nuôi tập trung, có 8,7% số hộ xây dựng công trình khí sinh học (hầm biogas) Tỷ lệ hộ gia đình có chuồng trại chăn nuôi hợp vệ sinh chiếm 10% có 0,6% số hộ có cam kết bảo vệ môi trường Vẫn khoảng 23% số hộ chăn nuôi không xử lý chất thải phương pháp mà xả thẳng môi trường bên ngoài…gây sức ép đến môi trường [26] Chất thải chăn nuôi tác động đến môi trường sức khỏe người nhiều khía cạnh: Gây ô nhiễm nguồn nước mặt, nước ngầm, môi trường khí, môi trường đất sản phẩm nông nghiệp Đây nguyên nhân gây nhiều bệnh hô hấp, tiêu hóa, chất thải chứa nhiều vi sinh vật gây bệnh Tổ chức Y tế Thế giới (WHO) cảnh báo, biện pháp thu gom xử lý chất thải chăn nuôi cách thỏa đáng ảnh hưởng lớn đến sức khỏe người, vật nuôi gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Đặc biệt virus biến thể từ dịch bệnh như: lở mồm long móng, dịch bệnh tai xanh lợn lây lan nhanh chóng cướp sinh mạng nhiều người Theo Báo cáo tổng kết Viện Chăn nuôi (Bộ NN&PTNT), nồng độ khí H2S NH3 chất thải chăn nuôi cao mức cho phép khoảng 30-40 lần Tổng số vi sinh vật bào tử nấm cao mức cho phép nhiều lần Ngoài ra, nước thải chăn nuôi chứa Coliforms, E.coli, COD trứng giun sán cao nhiều lần so với tiêu chuẩn cho phép [30] Các tỉnh thuộc đồng sông Hồng, đồng sông Cửu Long địa phương có ngành chăn nuôi phát triển Tại tỉnh Bến Tre, tính đến thời điểm tháng 6/2013 có đàn lợn 424.000 con, đàn bò gần 148.000 con, địa phương có đàn gia súc đứng đầu khu vực đồng sông Cửu Long Tuy nhiên, việc đảm bảo vệ sinh môi trường trọng doanh nghiệp chăn nuôi, hộ chăn nuôi nhỏ chưa quan tâm Trong khi, hộ chăn nuôi nhỏ chiếm tỷ lệ lớn, việc chăn nuôi hộ dân phần lớn theo tập quán, thói quen xả chất thải xuống kênh, rạch dẫn đến tình trạng ô nhiễm môi trường, tăng nguy dịch bệnh cho vật nuôi, người ảnh hưởng lớn đến phát triển bền vững ngành Chăn nuôi Theo dự báo ngành Tài nguyên Môi trường (TN&MT), với tốc độ phát triển mạnh ngành Chăn nuôi dự tính đến năm 2020, lượng chất thải rắn chăn nuôi phát sinh khoảng gần 1.212.000 tấn/năm, tăng 14,05% so với năm 2010 Để phát triển bền vững đảm bảo môi trường trang trại, gia trại, địa phương cần quan tâm đến việc tạo điều kiện, hỗ trợ hộ chăn nuôi quy mô lớn đầu tư xây dựng mô hình xử lý chất thải theo công nghệ đại Ngành TN&MT chủ động phối hợp với ngành NN&PTNT tăng cường kiểm tra, xử lý, đình sản xuất trang trại gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng; đôn đốc trang trại, gia trại gây ô nhiễm môi trường, thực biện pháp xử lý triệt để tình trạng ô nhiễm; yêu cầu trang trại phải có đầy đủ công trình, biện pháp bảo vệ môi trường đáp ứng yêu cầu xử lý ô nhiễm; khẩn trương quy hoạch vùng chăn nuôi cho loại vật nuôi, bước hạn chế, không cho phép chăn nuôi gia trại, chăn nuôi quy mô nhỏ khu dân cư; triển khai ứng dụng mô hình xử lý nước thải sau bể biogas, làm sở hướng dẫn, nhân rộng áp dụng cho trang trại chăn nuôi [29] Tính đến năm 2015 nước có 23.558 trang trại chăn nuôi (tăng 42% so với năm 2007) Quy mô đàn lợn tăng nhanh từ 26,85 triệu năm 2011 lên 27,37 triệu năm 2015 Định hướng phát triển đến năm 2020 chuyển sang trang trại, công nghiệp 27,627,729 27,370,000 26,855,330 26,701,598 26,560,651 (Nguồn: Tổng cục thống kê - 31/12/2015) Hình 1.1: Tốc độ tăng trưởng đàn lợn toàn quốc từ năm 2011- 2015 (Đơn vị con) 1.1.2 Định hướng triển vọng phát triển chăn nuôi lợn Việt Nam Tốc độ tăng dân số trình đô thị hóa làm giảm diện tích đất nông nghiệp Để đảm bảo an toàn lương thực thực phẩm, biện pháp thâm canh chăn nuôi chăn nuôi lợn thành phần quan trọng định hướng phát triển Theo định số 10/2008/QĐ - TTg ngày 16 tháng năm 2008 Thủ tướng phủ việc phê duyệt chiến lược phát triển chăn nuôi đến năm 2020 định hướng phát triển sau: + Đến năm 2020 ngành chăn nuôi chuyển sang sản xuất phương thức trang trại, công nghiệp, đáp ứng phần lớn nhu cầu thực phẩm đảm bảo chất lượng cho tiêu dùng xuất khẩu; + Tỷ trọng chăn nuôi nông nghiệp đến năm 2020 đạt 42%, năm 2010 đạt khoảng 32% năm 2015 đạt 38%; + Đảm bảo an toàn dịch bệnh vệ sinh an toàn thực phẩm, khống chế có hiệu bệnh nguy hiểm chăn nuôi; + Các sở chăn nuôi, chăn nuôi theo phương thức trang trại, công nghiệp sở giết mổ, chế biến gia súc, gia cầm phải có hệ thống xử lý chất thải, bảo vệ giảm ô nhiễm môi trường + Mức tăng trưởng bình quân: giai đoạn 2008 - 2010 đạt khoảng - 9% năm; giai đoạn 2010 - 2015 đạt khoảng - 7% năm giai đoạn 2015 - 2020 đạt khoảng - 6% năm 1.2 Đặc trưng nước thải chăn nuôi lợn trạng quản lý 1.2.1 Đặc trưng nước thải chăn nuôi lợn Nước thải chăn nuôi lợn loại nước thải có khả gây ô nhiễm môi trường cao có chứa hàm lượng chất hữu cơ, cặn lơ lửng, tổng N, tổng P vi sinh vật gây bệnh cao Nước thải chăn nuôi, thiết phải xử lý trước thải môi trường Các chất hữu cơ: - Hàm lượng chất hữu cao, tỷ lệ BOD5/COD > 0,5 nước thải chứa chất hữu dễ phân hủy sinh học - Trong nước thải chăn nuôi, hợp chất hữu chiếm 70 - 80% bao gồm cellulose, protit, acid amin, chất béo, hydratcarbon dẫn xuất chúng có phân, thức ăn thừa Hầu hết chất hữu dễ phân hủy, có chất khó phân hủy sinh học: hợp chất hydrat cacbon, hợp chất vòng thơm, hợp chất đa vòng, hợp chất chứa clo hữu Các chất vô chiếm 20 - 30% gồm cát, đất, muối, ure, ammonium, muối chlorua, SO42-,… Tổng N P: Khả hấp thụ N P loài gia súc, gia cầm kém, nên ăn thức ăn có chứa N P chúng tiết theo phân nước tiểu Trong nước thải chăn nuôi lợn thường chứa hàm lượng N P cao Hàm lượng N - tổng nước thải chăn nuôi lợn 200 - 350 mg/L, N NH4 chiếm khoảng 80 - 90% Photpho từ 60 - 100 mg/L Vi sinh vật gây bệnh: Nước thải chăn nuôi chứa nhiều loại vi trùng, vi khuẩn E.coli, vi khuẩn, virus trứng ấu trùng giun sán gây bệnh Nước thải chăn nuôi lợn (nước tiểu vật nuôi, nước tắm, nước rửa chuồng, vệ sinh dụng cụ, ) ước tính khoảng chục nghìn tỷ m3/năm Nước thải chăn nuôi loại nước thải có nồng độ ô nhiễm cao, đặc biệt BOD, COD, nitơ, photpho sinh vật gây bệnh Các thông số ô nhiễm đặc trưng nước thải chăn nuôi lợn thể bảng sau: Bảng 1.1: Nồng độ nước thải chăn nuôi lợn đâu vào Thông số Yêu cầu chất lượng Nồng độ nước Đơn vị thải đầu vào nước đầu (QCVN 24- 2009, cột A) pH 7,2 - 6-9 BOD5 2817 mg/l 30 COD 5210 mg/l 50 SS 615 mg/l 50 N tổng 406 mg/l 15 P tổng 47 mg/l Coliforms 5,8.109 MPN/100 ml 3000 (Nguồn: Điều tra đánh giá trạng MT trại chăn nuôi lợn – Viện Chăn nuôi, 2010) Theo kết điều tra đánh giá trạng môi trường viện chăn nuôi (2010) sở chăn nuôi lợn có quy mô tập trung thuộc Hà Nội, Hà Tây, Ninh Bình, Nam Định, Quảng Nam, Bình Dương, Đồng Nai cho thấy đặc trưng nước thải chăn nuôi: Bảng 1.2: Chất lượng nước thải lợn điều tra trại chăn nuôi tập trung Chỉ tiêu Đơn vị kiểm tra Trại TTNC Lợn Trại lợn Trại Cty Trại Đan Phuợng Thụy Phương Tam Điệp Gia Nam Hồng Điệp Khoảng dao động pH - 7,15 7,26 7,08 6,78 6,83 6-8 BOD5 mg/l 1339 1080 882 783 1221 780 - 1340 COD mg/l 3397 2224 1924 1251 2824 1250 - 3400 TDS mg/l 4812 4568 3949 4012 4720 3940 - 4810 P_tổng mg/l 99,4 80,2 69,4 57,4 85,6 57 - 100 N_tổng mg/l 332 280 250 204 275 200 - 280 (Nguồn: Điều tra đánh giá trạng MT trại chăn nuôi lợn- Viện Chăn nuôi, 2010) 1.2.2 Hiện trạng quản lý xử lý Đây loại chất thải sử dụng khó quản lý do: Lượng nước thải lớn, lượng nước sử dụng cho nhu cầu uống, rửa chuồng tắm cho lợn 30 - 50 lít nước/1con/ngày đêm Nước thải có mùi hôi thối, khó vận chuyển xa để sử dụng cho mục đích nông nghiệp nuôi trồng thủy sản; Lượng nước thải lớn, sử dụng hết cho diện tích đất canh tác xung quanh Việc quản lý nước thải chăn nuôi lợn vấn đề nan giải, nước thải chăn nuôi lợn chứa chất hữu nitơ cao Lưu lượng nước thải cao số lượng lợn nuôi nhiều lợn tắm nhiều lần ngày, lúc trời nóng (lưu lượng nước sử dụng lợn trưởng 30 - 50 lít/1 con/ngày) 10 Kết xác định COD; BOD5; TSS; P tổng số; N tổng số,Coliforms xử lý hiếu khí sử dụng chế phẩm EM thứ cấp xử lý nước thải điều kiện thí nghiệm thể sau: Chỉ tiêu COD: Bảng 3.14: Kết phân tích tiêu COD theo thời gian Chỉ tiêu COD (mg/l) Ngày lấy Lô Lô Lô Lô QCVN 40- mẫu (ĐC) (50%) (75%) (100%) 2011(cột B) Ngày 720±23 717±19 725±21 734±18 Ngày 692±16 582±15 432±20 439±21 Ngày 10 662±18 494±17 218±15 260±15 Ngày 15 653±22 430±18 130±12 145±9 150 Dựa vào kết phân tích COD cho thấy: Xét theo thời gian xử lý kết cho thấy COD lô thí nghiệm lô đối chứng giảm dần từ ngày đến ngày 15 Lô (ĐC) giảm từ 720 mg/l xuống 653 mg/l sau 15 ngày xử lý Tương tự với lô giảm từ 717 mg/l xuống 430 mg/l; lô giảm từ 725 mg/l xuống 130 mg/l; lô giảm từ 734 mg/l xuống 145 mg/l COD giảm xuống lô 2, lô 3, lô bèo lục bình phát triển hấp thu dinh dưỡng vận chuyển ô xi từ xuống rễ Lô đối chứng (lô 1) không thả bèo lục bình COD giảm sau thời gian theo dõi nước thải tồn số vi sinh vật tự nhiên có tác dụng phân hủy chất hữu cơ, số lượng nên mức độ giảm COD không nhiều Xét theo tỷ lệ diện tích bèo lục bình diện tích bề mặt bể chứa để xử lý nước thải lô thí nghiệm: Hàm lượng COD giảm lô (ĐC), giảm nhiều lô lô Lô hàm lượng COD giảm sau 15 ngày 653 mg/l chưa đạt QCVN 40/2011 cột B Lô có hàm lượng COD sau xử lý 15 ngày (diện tích bèo lục bình chiếm 50% diện tích bề mặt nước thải) 430 mg/l, chưa đạt QCVN 40/2011 cột B Với lô (diện tích bèo lục bình chiếm 75% diện tích bề mặt) 65 lô (diện tích bèo lục bình chiếm 100% diện tích bề mặt) sau 15 ngày giảm xuống tương ứng 130 mg/l 145 mg/l, với hàm lượng giới hạn cho phép theo QCVN 40/2011 cột B, thải trực tiếp môi trường Lô hàm lượng COD cao lô So sánh hàm lượng COD lô sau 15 ngày xử lý cho thấy: Có sai khác có ý nghĩa thống kê lô 1; lô 2; lô lô 4, hàm lượng COD lô tương đương Chỉ tiêu BOD5: Bảng 3.15: Kết phân tích tiêu BOD5 theo thời gian Chỉ tiêu Ngày lấy Lô Lô Lô Lô QCVN 40- mẫu (ĐC) (50%) (75%) (100%) 2011(cột B) Ngày 342±15 315±16 320±23 325±20 BOD5 Ngày 330±13 245±13 180±13 195±23 (mg/l) Ngày 10 304±21 175±11 95±8 110±7 Ngày 15 296±19 110±9 45±5 50±4 50 Dựa vào kết phân tích BOD5 cho thấy: Xét theo thời gian xử lý: Hàm lượng BOD5 lô 1, lô 2, lô 3, lô giảm dần từ ngày đến ngày 15 Sau 15 ngày theo dõi kết cho thấy: Hàm lượng BOD5 giảm thấp lô (từ 342 mg/l xuống 296 mg/l) giảm nhiều lô (từ 320 mg/l xuống 45 mg/l) lô (từ 325 mg/l xuống 50 mg/l) Xét theo tỷ lệ diện tích bèo lục bình diện tích bề mặt bể chứa để xử lý nước thải lô thí nghiệm: Hàm lượng BOD5 giảm lô (ĐC), giảm nhiều lô (diện tích bèo lục bình chiếm 75% diện tích bề mặt) lô (diện tích bèo lục bình chiếm 100% diện tích bề mặt) Lô lô sau 15 ngày giảm xuống tương ứng 45 mg/l; 50 mg/l, với hàm lượng giới hạn cho phép theo QCVN 40/2011 cột B, thải trực tiếp môi trường Khi bèo 66 lục bình che phủ hoàn toàn bề mặt, lượng nhỏ oxy hòa tan gần bề mặt ao Trong trường hợp lượng BOD5 giảm bèo trực tiếp hấp thu chất hữu ammoniac Do trình phân hủy yếm khí cần nhiều thời gian phân hủy hiếu khí, nên với lượng nước thải thời gian lưu chứa lô không làm giảm lượng BOD hiệu lô Lô hàm lượng BOD5 giảm xuống mức chưa cho phép theo QCVN 40/2011 cột B, tỷ lệ giảm thấp lô lô So sánh hàm lượng BOD5 lô sau 15 ngày xử lý cho thấy: Có sai khác có ý nghĩa thống kê lô 1; lô 2; lô lô Tỷ lệ giảm BOD5 so với trước xử lý lô cao nhất, hiệu xử lý tốt Chỉ tiêu TSS: Bảng 3.16: Kết phân tích tiêu TSS theo thời gian Chỉ tiêu Ngày lấy Lô Lô Lô Lô QCVN 40- mẫu (ĐC) (50%) (75%) (100%) 2011(cột B) Ngày 244±15 256±17 251±9 248±19 Ngày 235±12 213±12 174±15 163±12 Ngày 10 216±13 192±9 107±13 110±8 Ngày 15 193±9 160±5 84±7 90±4 TSS 100 Dựa vào kết phân tích TSS cho thấy: Xét theo thời gian xử lý: Hàm lượng TSS lô 1, lô 2, lô 3, lô giảm dần từ ngày đến ngày 15 Sau 15 ngày theo dõi kết cho thấy: Hàm lượng TSS giảm thấp lô (từ 244 mg/l xuống 193 mg/l) giảm nhiều lô (từ 251 mg/l xuống 84 mg/l) lô (từ 248 mg/l xuống 90 mg/l) Xét theo tỷ lệ diện tích bèo lục bình diện tích bề mặt bể chứa để xử lý nước thải lô thí nghiệm: Hàm lượng TSS giảm lô (ĐC), giảm nhiều lô lô Lô có hàm lượng TSS sau xử lý 15 ngày (diện tích bèo lục bình chiếm 50% diện tích bề mặt) 160 mg/l, chưa đạt QCVN 40/2011 cột B 67 Lô (diện tích bèo lục bình chiếm 75% diện tích bề mặt) lô (diện tích bèo lục bình chiếm 100% diện tích bề mặt) sau 15 ngày giảm xuống tương ứng 84mg/l; 90 mg/l, với hàm lượng giới hạn cho phép theo QCVN 40/2011 cột B, lô có tỷ lệ giảm TSS so với trước xử lý cao So sánh hàm lượng TSS lô sau 15 ngày xử lý cho thấy: Có sai khác có ý nghĩa thống kê lô 1; lô 2; lô lô Tỉ lệ giảm lô lô tương đương Chỉ tiêu Photpho tổng: Bảng 3.17: Kết phân tích tiêu P tổng số theo thời gian Chỉ tiêu Ngày lấy Lô Lô Lô Lô QCVN 40- mẫu (ĐC) (50%) (75%) (100%) 2011(cột B) Ngày 47±2 48±2 47±1 47±2 P tổng Ngày 45±1 36±1 25±1 24±2 số Ngày 10 42±1 20±1 15±1 13±1 Ngày 15 40±1 13±1 6±1 5±1 Xét theo thời gian xử lý kết cho thấy hàm lượng P tổng số lô thí nghiệm lô đối chứng giảm dần từ ngày đến ngày 15 Lô (ĐC) sau 15 ngày xử lý giảm từ 47 mg/l xuống 40 mg/l Tương tự với lô giảm từ 48 mg/l xuống 13 mg/l; lô giảm từ 47 mg/l xuống mg/l; lô giảm từ 47 mg/l xuống mg/l Xét theo tỷ lệ diện tích bèo lục bình diện tích bề mặt bể chứa để xử lý nước thải lô thí nghiệm: Hàm lượng P tổng số giảm lô (ĐC), giảm nhiều lô lô Lô có hàm lượng P tổng số sau xử lý 15 ngày (diện tích bèo lục bình chiếm 50% diện tích bề mặt) 13 mg/l, chưa đạt QCVN 40/2011 cột B Lô (diện tích bèo lục bình chiếm 75% diện tích bề mặt) lô (diện tích bèo lục bình chiếm 100% diện tích bề mặt) sau 15 ngày giảm xuống tương ứng mg/l mg/l, với hàm lượng giới hạn cho phép theo QCVN 40/2011 cột B So sánh hàm lượng P tổng số lô sau 30 ngày xử lý cho thấy: Có sai khác có ý nghĩa 68 thống kê lô 1; lô 2; lô lô 4, hàm lượng P tổng số lô tương đương Chỉ tiêu Nitơ tổng: Bảng 3.18: Kết phân tích N tổng số theo thời gian Chỉ tiêu Ngày lấy Lô Lô Lô Lô QCVN 40- mẫu (ĐC) (50%) (75%) (100%) 2011(cột B) Ngày 156±4 157±7 156±6 155±7 N tổng Ngày 140±5 112±5 85±9 80±3 số Ngày 10 125±3 90±3 60±5 62±4 Ngày 15 115±5 65±1 36±3 34±2 40 Xét theo thời gian xử lý kết cho thấy hàm lượng N tổng số lô thí nghiệm lô đối chứng giảm dần từ ngày đến ngày 15 Lô (ĐC) sau 15 ngày xử lý giảm từ 156 mg/l xuống 115 mg/l Tương tự với lô giảm từ 156 mg/l xuống 65 mg/l; lô giảm từ 156 mg/l xuống 36 mg/l; lô giảm từ 155 mg/l xuống 34 mg/l Xét theo tỷ lệ diện tích bèo lục bình diện tích bề mặt bể chứa để xử lý nước thải lô thí nghiệm: Hàm lượng N tổng số giảm lô (ĐC), giảm nhiều lô lô Lô có hàm lượng P tổng số sau xử lý 15 ngày (diện tích bèo lục bình chiếm 50% diện tích bề mặt) 65 mg/l, chưa đạt QCVN 40/2011 cột B Lô (diện tích bèo lục bình chiếm 75% diện tích bề mặt) lô (diện tích bèo lục bình chiếm 100% diện tích bề mặt) sau 15 ngày giảm xuống tương ứng 36 mg/l 34 mg/l, với hàm lượng giới hạn cho phép theo QCVN 40/2011 cột B So sánh hàm lượng P tổng số lô sau 15 ngày xử lý cho thấy: Có sai khác có ý nghĩa thống kê lô 1; lô 2; lô lô 4, hàm lượng P tổng số lô tương đương Chỉ tiêu Coliforms: 69 Bảng 3.19: Kết phân tích Coliforms theo thời gian Chỉ tiêu Ngày lấy Lô Lô Lô Lô QCVN 40- mẫu (ĐC) (50%) (75%) (100%) 2011(cột B) Coliforms Ngày 8,53±0,6 8,02±0,2 7,87±0,2 8,24±0,2 (MPN/ Ngày 7,64±0,5 6,38±0,3 3,22±0,2 3,66±0,4 100ml) Ngày 10 6,44±0,6 4,22±0,3 1,35±0,4 1,78±0,1 Ngày 15 5,62±0,4 2,88±0,2 0,56±0,1 0,92±0,1 x10 5x103 Xét theo thời gian xử lý kết cho thấy Coliforms lô thí nghiệm lô đối chứng giảm dần từ ngày đến ngày 15 Lô (ĐC) giảm từ 8,53.103 cfu/ml xuống 5,62.103 cfu/ml sau 15 ngày xử lý Tương tự với lô giảm từ 8,02.103 cfu/ml xuống 2,88.103 cfu/ml; lô giảm từ 7,87.103 cfu/ml xuống 0,56.103 cfu/ml; lô giảm từ 8,24.103 cfu/ml xuống 0,92.103 cfu/ml Xét theo tỷ lệ diện tích bèo lục bình diện tích bề mặt bể chứa để xử lý nước thải lô thí nghiệm: Hàm lượng Coliforms giảm lô (ĐC), giảm nhiều lô lô Lô hàm lượng Coliforms giảm sau 15 ngày 5,62.103 cfu/ml chưa đạt QCVN 40/2011 cột B Lô có hàm lượng Coliforms sau xử lý 15 ngày (diện tích bèo lục bình chiếm 50% diện tích bề mặt) 2,88.103 cfu/ml, đạt QCVN 40/2011 cột B cột B Lô (diện tích bèo lục bình chiếm 75% diện tích bề mặt) lô (diện tích bèo lục bình chiếm 100% diện tích bề mặt) sau 15 ngày giảm xuống tương ứng 0,56.103 cfu/ml; 0,93.103 cfu/ml, với hàm lượng giới hạn cho phép theo QCVN 40/2011 cột B, thải trực tiếp môi trường So sánh hàm lượng Coliforms lô sau 15 ngày xử lý cho thấy có sai khác có ý nghĩa thống kê lô 1; lô 2; lô lô 4, hàm lượng Coliforms lô tương đương Tóm lại: Từ kết phân tích tiêu cho thấy lô thí nghiệm lô có khả ứng dụng vào thực tế hiệu Vì lô (ĐC) sau 15 ngày tiêu COD; BOD5; TSS; N tổng số-; P tổng số, Coliforms có giảm xuống 70 mức cao, không đạt tiêu chuẩn để thải môi trường Lô (diện tích bèo lục bình chiếm 50% diện tích bề mặt) sau 15 ngày thí nghiệm tiêu COD; N tổng số; P tổng số, cao QCVN 40/2011 cột B, nên nước thải chưa thể thải trực tiếp môi trường Lô (diện tích bèo lục bình chiếm 100% diện tích bề mặt) tiêu COD; BOD5; TSS; N tổng số; P tổng số, Coliforms, trứng giun sán giảm giới hạn cho phép theo QCVN 40/2011 cột B tiêu giảm thấp lô (diện tích bèo lục bình chiếm 75% diện tích bề mặt) Vì ta chọn lô với diện tích bèo lục bình chiếm 75% diện tích bề mặt để ứng dụng thực tế tốt xử lý nước thải chăn nuôi lợn 3.3.2.2 Quy mô trang trại Từ kết đánh giá hiệu sử dụng Bèo lục bình quy mô phòng thí nghiệm, đề tài tiếp tục đánh giá hiệu sử dụng Bèo lục bình quy mô trang trại sau: Bố trí thí nghiệm: Xử lý thủy thực vật Nội dung Trước xử lý Sau xử lý 3500 3500 1500 1500 Thể tích nước thải xử lý/đợt (m3) 120 120 Ngày theo dõi/đợt 10 10 Số lợn có mặt thường xuyên Thể tích ao xử lý (m3) (kích thước ao: 30x25x2m) Phương pháp tiến hành: Chuẩn bị hồ sinh học trước làm thí nghiệm: Nước thải chứa hồ thả bèo lục bình với diện tích bèo lục bình chiếm 75% diện tích mặt hồ Sau 10 ngày, bèo phát triển tiến hành thực thí nghiệm 71 Để đánh giá hiệu suất xử lý nước thải chăn nuôi lợn bèo lục bình, nước thải lấy mẫu trước sau xử lý để phân tích số tiêu sinh hoá vi sinh vật gây ô nhiễm môi trường Kết xử lý nước thải chăn nuôi lợn bèo lục bình thể qua tiêu sinh hoá bảng 3.20 Bảng 3.20: Kết xử lý nước thải bèo lục bình ST Chỉ tiêu T Đơn vị Trước xử Sau xử Hiệu lý lý xuất xử QCVN 40:2011 lý (%) BTNMT/B BOD5 (20oC) mg/l 372±25 47±2 87,36 50 COD mg/l 767±23 140±4 81,74 150 TSS mg/l 260±18 90±3 65,38 100 Tổng N mg/l 148±13 35±3 76,35 40 Tổng P mg/l 50±3 5±1 90 6 Coliforms tổng số 8100±0,2 820±0,1 89,87 MPN/ 100ml 5000 (*) Kết bảng 3.20 cho thấy: Nước thải chăn nuôi lợn sau biogas chảy vào hồ chứa xử lý thủy sinh giảm thành phần gây ô nhiễm: COD giảm từ 767 mg/l trước xử lý xuống 140 mg/l sau xử lý, tương tự BOD5 giảm từ 372 mg/l xuống 47 mg/l; TSS giảm từ 260 mg/l xuống 90 mg/l; tổng P giảm từ 50 mg/l xuống mg/l, tổng N giảm từ 148 mg/l trước xử lý xuống 35 mg/l, Coliforms giảm từ 8100 MPN/100ml trước xử lý xuống 820 MPN/100ml Kết tiêu phân tích sau xử lý cho thấy không vượt giới hạn cho phép nước thải cột B QCVN 40/2011 cột B 72 Xét hiệu suất xử lý: Hiệu suất xử lý nước thải chăn nuôi lợn với tiêu phân tích từ 9,87 đến 90% Trong hiệu xuất xử lý BOD5 87,36%, COD 81,74%, TSS 65,38%, tổng N 76,35%, tổng P 90%, Coliforms 89,87% Hình 1.4 Nước thải chăn nuôi lợn trước sau xử lý (1): trước biogas; (2): sau biogas; (3): sau xử lý EM Từ kết nghiên cứu cho thấy, nên xử lý nước thải sau biogas EM thứ cấp có kết hợp sục khí sử dụng bèo lục bình vì: tốn thời gian, hiệu xử lý cao, dễ điều chỉnh kiểm soát trình xử lý, xử lý sản phẩm sau trình xử lý 73 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Hiện trạng chăn nuôi quản lý chất thải chăn nuôi lợn số vùng huyện Thạch Thất - Hà Nội: - Có 66 trang trại chăn nuôi lợn xã Lại Thượng, Thạch Hòa, Đồng Trúc, Yên Bình, xã Lại Thượng chiếm số lượng lớn 24 trang trại - Các hệ thống chăn nuôi áp dụng VAC, VC, AC C; hệ thống C chiếm ưu với 24/66 số trang trại khảo sát - Phân lợn hầu hết chứa hố chứa phân, trang trại xử lý Còn với chât thải lỏng đa số trang trại xử lý qua hệ thống biogas, số nhỏ chứa ao hồ Đã phân tích chất lượng nước thải chăn nuôi lợn cho thấy: chưa xử lý nước thải chăn nuôi có độ ô nhiễm cao; số BOD5, COD, TSS, N tổng số, P tổng số, Coliforms vượt giới hạn cho phép nhiều lần Sau xử lý biogas mức độ ô nhiễm giảm nhiều chưa đạt QCVN 40:2011/BTNMT (cột B) Đã thử nghiệm xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau xử lý biogas sử dụng chế phẩm EM thứ cấp kết hợp sục khí Bèo lục bình cho kết đạt giới hạn cột B QCVN 40:2011/BTNMT - Quy mô phòng thí nghiệm: hiệu xử lý đạt cao tỷ lệ EM bổ sung 1,5‰, diện tích Bèo lục bình/diện tích bề mặt 75% - Quy mô trang trại: sau ngày bổ sung 1,0‰ EM cho kết (mg/l): BOD5 = 36, COD = 120, TSS = 55, N tổng = 30, P tổng số = 4, Colifoms = 3,5x103 MPN/100ml Sau 10 ngày với diện tích bèo lục bình 75% BOD5 = 47, COD = 140, TSS = 90, N tổng = 35, P tổng số = 5, Colifoms = 820 MPN/100ml Kiến nghị Cho phép nhân rộng mô hình tiếp tục nghiên cứu phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi lợn trang trại chăn nuôi lợn loại thủy sinh 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO A TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT Báo cáo tổng kết thực nhiệm vụ ngành nông nghiệp huyện Thạch Thất năm 2014 Báo cáo số 214/BC – UBND ngày 26/11/2014, việc thực nhiệm vụ phát triển kinh tế - xã hội năm 2014, phương hướng, nhiệm vụ phát triển kinh tế - xã hội năm 2015 huyện Thạch Thất Cao Thế Hà, Nguyễn văn Khôi (2000), Nghiên cứu xử lý Nitơ – amoni nước ngầm Hà Nội, đề tài cấp TP 01C-09-2000-2 Lương Đức Phẩm (2007), Công nghệ xử lý nước thải biện pháp sinh học, Nhà xuất giáo dục Nguyễn Thị Thu Thủy (2006), Xử lý nước cấp sinh hoạt công nghiệp, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Nguyễn Thế Côi (2006), Vincient pophyre, Thâm canh chăn nuôi lợn, quản lý chất thải bảo vệ môi trường, ấn phẩm prise Trịnh Lê Hùng (2009), Kỹ thuật xử lý nước thải, Nhà xuất giáo dục Trần Văn Nhân – Ngô Thị Nga (2006), Giáo trình công nghệ xử lý nước thải, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Trần Hiếu Nhuệ (1990), Xử lý nước thải phương pháp sinh học NXB Đại học Xây Dựng Hà Nội 10 Trịnh Quan Tuyên (2010), Nghiên cứu lựa chọn số giải pháp khoa học công nghệ phù hợp nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường số vùng chăn nuôi lợn trang trại tập trung 11 Tạp chí Khoa Học Công Nghệ, Viện Khoa Học Công Nghệ Việt Nam, Tập 46 – số 6A, 2008 75 12 TCVN 6491:1999 (ISO 6060:1989): Chất lượng nước – Xác định nhu cầu oxy hóa học 13 TCVN 5987:1995: Chất lượng nước – Xác định Nitơ-Kjeldahl 14 TCVN 6202:2008 (ISO 6878:2004): Chất lượng nước – Xác định Phospho, Phương pháp trắc phổ dùng Amoni molipdat 15 TCVN 6625-2000 (ISO 11923-1997): Chất lượng nước - Xác định chất rắn lơ lửng cách lọc qua lọc sợi thủy tinh 16 TCVN 6001:1995: Chất lượng nước - Xác định nhu cầu oxy sinh hóa sau ngày (BOD5) 17 TCVN 6187:1996: Chất lượng nước - Xác định Coliform 18 TCVN 6178:1996 (ISO 6777:1984): Chất lượng nước - Xác định nitrit Phương pháp trắc phổ hấp thụ phân tử 19 TCVN 6180:1996 (ISO 7890/3:1988): Chất lượng nước - Xác định nitrat Phương pháp trắc phổ dùng axitosunfosalixylic B TÀI LIỆU TIẾNG ANH 20 Abeling, U and Seyfried, C.F.(1992) Anaerobic-aerobic treatment of high-strength ammonium wastewater : nitrogen removal via nitrite Wat Sci Tech., 26(5-6), 1007-1015 21 Amir Hossein Mahvi, A.R Mesdaghinia and Farhan Karakani (2004), Feasibility of continuous Flow sequencing Batch Reactor in domestic wastewater treatment, American Journal of Applied Science 22 Dr C.M William (2000), Alternative natural technologies sequencing batch reactor performance verification 23 Lawrence K Wang - Nazih K Shammas - Norman C Pereira (2009), Advanced Biological Treatment Processes 76 24 Ronakd F Poltak (9/2005), Sequencing Batch Reactor desing and operational consideration, C TÀI LIỆU MẠNG 25 www.brewers.org.jp 26 http://www.hvnclc.com.vn/webhvnclc/tintuc/news 27 http://www.gso.gov.vn/default.aspx?tabid=418&ItemID=10879 28.http://www.dairyvietnam.com/vn/Sua-Viet-Nam/Chan-nuoi-Ha-Noivung-buoc.html 29.http://baobaovephapluat.vn/van-hoa-xa-hoi/phong-su-xa-hoi/201309/chatthai-chan-nuoi-gay-suc-ep-den-moi-truong-2273102/ 30 http://www.webchannuoi.com/showthread.php?tid=2130 31.http://www.news.gov.vn/Home/FAO-khuyen-cao-cac-nuoc-phat-trienchan- nuoi/20102/27844.vgp 32.http://www.vcn.vnn.vn/Main.aspx?MNU=946&Style=1&ChiTiet=5275& search=XX_SEARCH_XX 33 http://www.uasb.org/discover/agsb.htm 34 http://www.hort.purdue.edu/newcrop/morton/pineapple.html 35 http://www.nea.gov.vn/tapchi/toanvan/04-2k6-14.htm 77 PHỤ LỤC Phụ lục hình ảnh Hình ảnh thí nghiệm Thí nghiệm chế phẩm EM thứ cấp Máy sục khí Thí nghiệm thực vật thủy sinh 78 Hệ thống máy bơm sục khí Trước 30 phút Sau 30 phút 79 [...]... chất thải chăn nuôi lợn trong nông nghiệp còn rất thấp Vì vậy cần 11 có nhiều biện pháp tích cực kết hợp để giải quyết vấn đề quản lý và khắc phục sự ô nhiễm môi trường do một lượng chất thải chăn nuôi gây ra 1.3 Công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi lợn Nước thải chăn nuôi lợn được xác định là loại nước thải dễ phân hủy sinh học vì chứa chủ yếu là các hợp chất hữu cơ dễ phân hủy như cacbonhydrat Xử lý nước. .. luận: Tình hình xử lý chất thải trong chăn nuôi còn chưa được quan tâm đúng mức Tỷ lệ cơ sở chăn nuôi có khu xử lý chất thải rất thấp Phương thức xử lý còn rất thô xơ chủ yếu là ủ phân tươi và phân nhỏ xử lý bằng biogas Còn lại một tỷ lệ lớn chất thải đổ trực tiếp ra môi trường Môi trường chăn nuôi bị ô nhiễm nặng Nước thải chăn nuôi không được xử lý gây ô nhiễm nặng nề môi trường xung quanh, đặc biệt... với nước thải chăn nuôi lợn: Phương pháp cơ học và keo tụ có thể tách được 80 - 90% hàm lượng cặn trong nước thải chăn nuôi lợn Tuy nhiên, phương pháp hóa lý này đòi hỏi chi phí, kỹ 12 thuật cao không phù hợp với các cơ sở chăn nuôi Ngoài ra, tuyển nổi cũng là một phương pháp để loại cặn trong nước thải chăn nuôi lợn, nhưng chi phí đầu tư và vận hành cao vì vậy, không phù hợp với các cơ sở chăn nuôi. .. 2013 của Viện Chăn nuôi về tình hình quản lý nước thải chăn nuôi ở một số huyện thuộc TP HCM và một số tỉnh lân cận cho thấy: Nước thải dùng cho mục đích nông nghiệp (15%) Đối với các trang trại không có đất trồng trọt thì nước thải phần lớn chỉ xử lý sơ bộ sau đó thải ra môi trường (45%) Có khoảng 40% số trang trại sử dụng bể Biogas để xử lý nước thải (Hình 1.2) T-íi c©y 15% Biogas 40% Xölýs¬bé, th¶i... là giải pháp thích hợp để xử lý chất thải có nồng độ chất hữu cơ và chất rắn cao như nước thải chăn nuôi lợn Sản xuất khí sinh học (biogas) từ chất thải chăn nuôi là giải pháp tạo ra lợi ích kép nhằm làm giảm thiểu ô nhiễm và biến chất thải thành nguồn năng lượng sạch hữu ích” Tuy nhiên nồng độ các chất sau xử lý vẫn còn khá cao, Biogas vẫn chưa là biện pháp cuối cùng để xử lý chất thải chăn nuôi “Trung... sinh rồi thải, chiếm 8,3% số trang trại khảo sát (2/24 trang trại) Theo kết quả khảo sát hiện trạng xử lý nước thải chăn nuôi của Viện Công nghệ môi trường cho thấy phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi phổ biến nhất hiện nay là sử dụng bể biogas và thải ra kênh mương để xử lý nước thải chăn nuôi Tuy nhiên nước thải ra không đạt tiêu chuẩn xả thải Mặt khác, nguồn năng lượng thu được từ hầm biogas hầu... Khoa học và Công nghệ Việt Nam và tổ chức JICA), hiện nay thì hiện trạng xử lý nước thải chăn nuôi tại các trang trại có các phương pháp xử lý nước thải phổ biến như sau: (1) Nước thải (2) Nước thải, phân Thải ra Ao nuôi cá/kênh mương Hồ kị khí có phủ bạt Tách phân 24 Ao sinh thái Thải (3) Nước thải, phân Thải ra kênh mương Bể Biogas Tách phân (4) Nước thải, phân Ao / hồ sinh học Bể Biogas Thải ra kênh... nước tắm rửa cho lợn Cả 10 cơ sở chăn nuôi lợn được điều tra đều có chỉ có hệ thống xử lý chất thải lỏng bằng công nghệ biogas Kết quả điều tra của cho thấy hệ thống xử lý nước thải tại các trang trại trên là: Nước thải bể Biogas hồ sinh học thải ra môi trường, hầu hết các trang trại chăn nuôi lợn khác cũng có sơ đồ xử lý chất thải như trên Nhìn chung, việc quản lý chất thải chăn nuôi lợn đang gặp nhiều... trường và giá thành rẻ có thể làm lên một cuôc cách mạng lớn về cải tạo môi sinh Theo nghiên cứu của TS Trịnh Quang Tuyên và cộng sự năm 2010 về khả năng xử lý nước thải chăn nuôi bằng EM thứ cấp tại các trang trại cho thấy sau khi xử lý nước thải bằng EM thứ cấp, các mô hình chăn nuôi lợn đã giảm thiểu được ô nhiễm môi trường, nước thải khi chảy ra môi trường đều nằm trong giới hạn cho phép của nước thải. .. là một nguồn lây lan dịch bệnh Hàm lượng Coliforms cao hơn mức cho phép là 78,1 - 630,43 lần Mức độ ô nhiễm có xu hướng tăng theo qui mô chăn nuôi Chăn nuôi trang trại với mức tập trung cao, không có biện pháp xử lý chất thải có mức độ ô nhiễm cao hơn Trong ba đối tượng vật nuôi (lợn, bò và gia cầm) thì chăn nuôi lợn có mức độ ô nhiễm cao nhất Có thể nói rằng, ở nước ta hiện nay chưa có mô hình công