Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật môi trường: Nghiên cứu ứng dụng thực vật thủy sinh trong xử lý nước thải chăn nuôi lợn

Chia sẻ: Lê Thị Hồng Nhung | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:158

Thêm vào BST

Báo xấu

104
lượt xem 16
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận án nghiên cứu tổng quan về hiện trạng ô nhiễm nước thải chăn nuôi lợn và công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi lợn. Đánh giá khả năng chống chịu (COD, NH4+, NO3-, pH) và xử lý COD, nitơ, phôtpho trong nước thải chăn nuôi lợn sau công đoạn xử lý vi sinh vật qui mô phòng thí nghiệm của một số TVTS tuyển chọn. Xây dựng và đánh giá hiệu quả xử lý của mô hình sinh thái sử dụng TVTS để giảm thiểu nitơ (N), photpho (P) và chất hữu cơ từ nước thải chăn nuôi lợn trang trại sau công đoạn xử lý vi sinh quy mô pilot. Để nắm rõ nội dung nghiên cứu mời các bạn cùng tham khảo luận án.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật môi trường: Nghiên cứu ứng dụng thực vật thủy sinh trong xử lý nước thải chăn nuôi lợn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ----------------------------- VŨ THỊ NGUYỆT NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG THỰC VẬT THỦY SINH TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI LỢN LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG HÀ NỘI – 2018
VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ……..….***………… VŨ THỊ NGUYỆT NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG THỰC VẬT THỦY SINH TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI LỢN LUẬN ÁN TIẾN SỸ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường Mã số: 62.52.03.20 Người hướng dẫn khoa học: 1. TS. Trần Văn Tựa 2. GS,TS. Đặng Đình Kim HÀ NỘI – 2018
LỜI CẢM ƠN Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới TS, NCVCC. Trần Văn Tựa và GS,TS. Đặng Đình Kim vì đã có những chỉ dẫn quý báu về phương pháp luận, định hướng cho tôi những hướng nghiên cứu khoa học quan trọng trong quá trình thực hiện luận án này và tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp tôi hoàn thành bản luận án này. Tôi xin chân thành cảm ơn Bộ Khoa học & Công nghệ, Văn phòng các Chương trình Khoa học Công nghệ trọng điểm cấp Nhà nước, Chương trình KC.08/11-15, chủ nhiệm đề tài KC08.05/11-15 đã hỗ trợ kinh phí thực hiện nghiên cứu này. Tôi xin cảm ơn Lãnh đạo Viện Công nghệ môi trường và các bạn đồng nghiệp phòng Thủy sinh học môi trường, Viện Công nghệ môi trường đã tạo điều kiện về mọi mặt và đóng góp các ý kiến quý báu về chuyên môn trong suốt quá trình tôi thực hiện và bảo vệ Luận án. Tôi xin trân trọng cảm ơn Ban Lãnh đạo và bộ phận Đào tạo của Học viện khoa học và Công nghệ đã giúp tôi hoàn thành các học phần của Luận án và mọi thủ tục cần thiết. Cuối cùng tôi xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc nhất đến gia đình, người thân đã luôn chia sẻ, động viên tinh thần và là nguồn cổ vũ, giúp đỡ tôi vượt qua mọi khó khăn trong suốt quá trình thực hiện Luận án. NGHIÊN CỨU SINH Vũ Thị Nguyệt
MỤC LỤC MỞ ĐẦU ......................................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ......................................................................... 4 1.1. Tổng quan về nước thải chăn nuôi lợn ..................................................................... 4 1.1.1. Vài nét về tình hình chăn nuôi lợn trang trại ........................................................ 4 1.1.2. Ô nhiễm môi trường do chăn nuôi lợn gây ra tại Việt Nam.................................. 5 1.1.3. Hiện trạng công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi lợn ............................................ 9 1.2. Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi lợn ............................. 11 1.3. Công nghệ sinh thái trong xử lý nước thải chăn nuôi ............................................ 13 1.3.1. Khái niệm công nghệ sinh thái ............................................................................ 13 1.3.2. Các nhóm thực vật thủy sinh trong công nghệ sinh thái ..................................... 13 1.3.3. Vai trò của thực vật thuỷ sinh trong xử lý nước thải........................................... 14 1.3.4. Các loại hình công nghệ sử dụng thực vật thủy sinh trong xử lý nước thải ....... 15 1.3.5. So sánh hệ thống công nghệ dòng chảy mặt và dòng chảy ngầm ....................... 25 1.3.6. Sơ lược về một số loài thực vật thủy sinh nghiên cứu ......................................... 27 1.4. Ứng dụng thực vật thủy sinh trong xử lý nước thải và nước thải chăn nuôi lợn........ 32 1.4.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới ...................................................................... 32 1.4.2. Tình hình nghiên cứu trong nước ........................................................................ 36 CHƯƠNG 2. ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ............................ 45 2.1. Đối tượng nghiên cứu ............................................................................................. 45 2.2. Phương pháp nghiên cứu ........................................................................................ 46 2.2.1. Đánh giá khả năng chống chịu và xử lý các tác nhân ô nhiễm ........................... 46 2.2.2. Đánh giá khả năng xử lý nước thải chăn nuôi lợn của các loại hình công nghệ ... 48 2.2.3. Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi lợn của mô hình sinh thái ........... 53 2.2.4. Phương pháp phân tích ....................................................................................... 53 2.2.5. Phương pháp xử lý số liệu ................................................................................... 54 2.2.6. Thiết bị sử dụng trong nghiên cứu ...................................................................... 55 CHƯƠNG 3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN ................................................................ 56 3.1. Khả năng chống chịu và xử lý ô nhiễm nước thải chăn nuôi lợn sau giai đọan xử lý vi sinh vật qui mô phòng thí nghiệm ............................................................................. 56 3.1.1. Khả năng chống chịu một số yếu tố môi trường của thực vật thủy sinh ............... 56 3.1.2. Hiệu quả xử lý ô nhiễm của các loài TVTS được lựa chọn ................................. 62
3.2. Hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau xử lý vi sinh vật của một số loại công nghệ sử dụng thực vật thủy sinh với lưu lượng nước thải khác nhau .......................... 81 3.2.1. Công nghệ sử dụng thực vật lá nổi Bèo tây......................................................... 81 3.2.2. Công nghệ dòng chảy trên bề mặt ....................................................................... 85 3.2.3. Công nghệ dòng chảy ngầm ................................................................................ 91 3.2.4. Hệ thống phối hợp các thực vật thủy sinh ......................................................... 100 3.2.5. So sánh hiệu quả xử lý TN, TP và COD của các loại hình công nghệ.............. 108 3.3. Xây dựng, vận hành và đánh giá hiệu quả giảm thiểu COD, N và P trong mô hình sinh thái........................................................................................................................ 110 3.3.1. Xây dựng mô hình sinh thái ............................................................................... 110 3.3.2. Đánh giá hiệu quả xử lý của mô hình sinh thái................................................. 113 3.3.2.1. Hiệu quả xử lý COD ........................................................................................ 113 3.3.2.2. Hiệu quả xử lý nitơ ......................................................................................... 116 3.3.2.3. Hiệu quả xử lý photpho .................................................................................. 120 3.3.2.4. Sự biến đổi các yếu tố thủy lý của mô hình sinh thái ..................................... 122 3.3.2.5. Bước đầu tính toán hiệu quả kinh tế .............................................................. 123 3.4. Đánh giá hiệu quả xử lý của mô hình sinh thái tích hợp trong mô hình tổng thể xử lý nước thải chăn nuôi lợn tại Lương Sơn, Hòa Bình ................................................. 126 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ..................................................................................... 130 KẾT LUẬN ................................................................................................................. 130 KIẾN NGHỊ................................................................................................................. 131 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CÔNG BỐ .......................................................... 132 TÀI LIỆU THAM KHẢO ........................................................................................... 133
DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Ký hiệu Ý nghĩa BOD Biochemical oxygen demand (Nhu cầu oxy sinh hóa) CNST Công nghệ sinh thái COD Chemical Oxygen Demand (Nhu cầu ô xy hóa học) ĐC Đối chứng ĐNN Đất ngập nước ĐNNNT Đất ngập nước nhân tạo DO Dissolved Oxygen (ôxy hòa tan) FAO Food and Agriculture Organization (Tổ chức nông lương thế giới) HN Hà Nội HT Hệ thống NT Ngổ Trâu NN&PTNT Nông nghiệp và Phát triển nông thôn PTN Phòng thí nghiệm QCVN Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia MHST Mô hình sinh thái S Sậy TB Thái Bình TCN Tiêu chuẩn ngành TKN Tổng nitơ Kjeldahl TN Tổng nitơ TNMT Tài nguyên Môi trường TLTK Tài liệu tham khảo TP Tổng phốt pho TVTS Thực vật thủy sinh
DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1. Phân bố số lợn và trang trại chăn nuôi theo vùng sinh thái ............................ 4 Bảng 1.2. Số lượng lợn cả nước (tính đến tháng 10/2016) ............................................. 5 Bảng 1.3. Số đầu lợn và lượng nước tiêu thu tại một số trang trại điển hình.................. 6 Bảng 1.4. Thành phần và mức độ ô nhiễm nước thải chăn nuôi lợn trang trại. .............. 7 Bảng 1.5. So sánh ưu nhược điểm hệ thống dòng chảy ngang và dòng chảy thẳng đứng..22 Bảng 1.6. BOD bị loại bỏ trong một số hệ thống dòng ngầm ....................................... 23 Bảng 1.7. So sánh ưu điểm và nhược điểm của hệ thống dòng mặt và hệ thống dòng ngầm26 Bảng 1.8. Hiệu quả loại bỏ BOD5 và TSS tại một số kiểu hệ thống đất ngập nước nhân tạo27 Bảng 1.9. Tình hình nghiên cứu sử dụng TVTS trong xử lý nước thải trên thế giới ... 32 Bảng 1.10. Tình hình nghiên cứu sử dụng TVTS trong xử lý nước thải ở Việt Nam... 41 Bảng 2.1. Thành phần cơ bản nước thải sau xử lý vi sinh vật tại Trung tâm nghiên cứu lợn Thụy Phương (Viện Chăn nuôi) .............................................................................. 45 Bảng 2.2. Thành phần môi trường thủy canh cho cây.................................................. 46 Bảng 2.3. Các công thức thí nghiệm khả năng chống chịu ........................................... 47 Bảng 3.1. Khả năng chống chịu một số yếu tố môi trường của các thực vật thủy sinh 62 Bảng 3.2. Hiệu quả xử lý của hệ thống sử dụng Bèo tây .............................................. 81 Bảng 3.3. Hiệu quả xử lý của hệ thống Sậy theo công nghệ dòng mặt ......................... 85 Bảng 3.4. Hiệu quả xử lý của hệ Rau muống theo công nghệ dòng mặt ...................... 88 Bảng 3.5. Hiệu quả xử lý của hệ thống Sậy theo công nghệ dòng ngầm ...................... 92 Bảng 3.6. Hiệu quả xử lý của hệ thống cỏ Vetiver theo công nghệ dòng ngầm ........... 96 Bảng 3.7. Hiệu quả xử lý của hệ thống phối hợp Bèo tây và Sậy ............................... 100 Bảng 3.8. So sánh hiệu quả xử lý TN, TP và COD của các loại hình công nghệ ....... 109 Bảng 3.9. Các thông số thiết kế hệ thống .................................................................... 112 Bảng 3.10. Các thông số thủy lý của mô hình sinh thái .............................................. 122 Bảng 3.11. Chi phí xây dựng mô hình sinh thái với TVTS......................................... 124 Bảng 3.12. Hiệu quả xử lý COD, TN và TP của mô hình xử lý nước thải ................. 128
DANH MỤC HÌNH Hình 1.1. Sơ đồ các qui trình công nghệ xử lý nước thải đang áp dụng tại các trang trại chăn nuôi lợn ................................................................................................................. 10 Hình 1.2. Các loại hình công nghệ sinh thái sử dụng TVTS trong xử lý nước thải ...... 16 Hình 1.3: Cơ chế loại bỏ nitrogen trong đất ngập nước ................................................ 18 Hình 1.4: Sơ đồ đất ngập nước dòng chảy ngầm theo chiều ngang .............................. 21 Hình 1.5: Sơ đồ đất ngập nước dòng chảy ngầm theo chiều đứng................................ 21 Hình 1.6. Bèo tây (Eichhornia crassipes) ..................................................................... 27 Hình 1.7. Bèo cái (Pistia stratiotes) ............................................................................. 28 Hình 1.8. Rau muống (Ipomoea aquatica ) ................................................................... 28 Hình 1.9. Cây Ngổ trâu (Enydra fluctuans) .................................................................. 29 Hình 1.10. Cây Cải xoong (Rorippa nasturtium aquaticum) ........................................ 30 Hình 1.11. Cây sậy (Phragmites australis) ................................................................... 30 Hình 1.12. cỏ Vetiver (Vetiveria zizanioides) ............................................................... 31 Hình 1.13. Cây Thủy trúc (Cyperus alternifolius) ........................................................ 31 Hình 2.1. Sơ đồ thực nghiệm tại pilot với Bèo tây ........................................................ 48 Hình 2.2. Sơ đồ thực nghiệm hệ thống dòng mặt tại pilot ............................................ 49 Hình 2.3. Sơ đồ thực nghiệm hệ thống dòng ngầm tại pilôt ......................................... 50 Hình 2.4. Sơ đồ thực nghiệm hệ phối hợp Bèo tây và Sậy tại pilot ............................. 51 Hình 2.5. Sơ đồ hệ thống phối hợp Sậy, Thủy trúc, Bèo tây và cỏ Vetiver tại pilot..... 52 Hình 3.1. Ảnh hưởng của nồng độ COD khác nhau lên sinh trưởng của TVTS........... 57 Hình 3.2. Ảnh hưởng của nồng độ NH4+ khác nhau lên sinh trưởng của TVTS .......... 58 Hình 3.3. Ảnh hưởng của nồng độ NO3- khác nhau lên sinh trưởng của TVTS .......... 60 Hình 3.4. Ảnh hưởng của pH khác nhau lên sinh trưởng của TVTS ............................ 61 Hình 3.5. Hiệu quả xử lý COD (%)-Thí nghiệm theo mẻ ............................................. 63 Hình 3.6. Hiệu quả xử lý TSS (%)-Thí nghiệm theo mẻ............................................... 64 Hình 3.7. Hiệu quả xử lý NH4+ - thí nghiệm theo mẻ ................................................... 65 Hình 3.8. Hiệu quả xử lý TN- thí nghiệm theo mẻ........................................................ 67
Hình 3.9. Hiệu quả xử lý PO43- - Thí nghiệm theo mẻ .................................................. 68 Hình 3.10. Hiệu quả xử lý TP- thí nghiệm theo mẻ ...................................................... 70 Hình 3.11. Hiệu quả xử lý COD (%)- Thí nghiệm bán liên tục .................................... 71 Hình 3.12. Hiệu quả xử lý COD trung bình (%)- Thí nghiệm bán liên tục................... 72 Hình 3.13. Hiệu quả xử lý NH4+ (%)- Thí nghiệm bán liên tục .................................... 73 Hình 3.14. Hiệu quả xử lý NH4+ trung bình (%)- Thí nghiệm bán liên tục ................. 74 Hình 3.15. Hiệu quả xử lý TN (%)- Thí nghiệm bán liên tục ....................................... 75 Hình 3.16. Hiệu quả xử lý TN trung bình (%) - Thí nghiệm bán liên tục..................... 75 Hình 3.17. Hiệu quả xử lý PO43- (%)- Thí nghiệm bán liên tục .................................... 76 Hình 3.18. Hiệu quả xử 3 lý PO4- trung bình (%)- Thí nghiệm bán liên tục ................. 77 Hình 3.19. Hiệu quả xử lý TP (%) - Thí nghiệm bán liên tục ....................................... 78 Hình 3.20. Hiệu quả xử lý TP trung bình (%) - Thí nghiệm bán liên tục ..................... 79 Hình 3.21. Hiệu quả xử lý COD, TN và TP của Bèo tây .............................................. 83 Hình 3.22. Hiệu quả xử lý COD, TN và TP của cây Sậy theo công nghệ dòng mặt .... 86 Hình 3.23. Hiệu quả xử lý COD, TN và TP của Rau muống theo công nghệ dòng mặt90 Hình 3.24. Hiệu quả xử lý COD, TN và TP của hệ thống dòng ngầm trồng Sậy ......... 93 Hình 3.25. Hiệu quả xử lý COD, TN và TP của hệ thống dòng ngầm trồng cỏ Vetiver98 Hình 3.26. Hiệu quả xử lý COD, TN và TP của hệ thống phối hợp Bèo tây – Sậy .... 101 Hình 3.27. Hiệu quả xử lý COD, TN và TP của hệ thống phối hợp Sậy – Bèo tây .... 103 Hình 3.28. Khả năng loại bỏ COD của hệ thống phối hợp ......................................... 104 Hình 3.29. Hiệu quả xử lý TN của hệ thống phối hợp ................................................ 105 Hình 3.30. Hiệu quả xử lý TP của HT phối hợp ......................................................... 107 Hình 3.31. Sơ đồ công nghệ sinh thái xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau xử lý bằng công nghệ vi sinh vật ................................................................................................... 111 Hình 3.32. Sơ đồ hệ thống mô hình sinh thái tại hiện trường ..................................... 111 Hình 3.33. Hiệu quả loại bỏ COD của mô hình sinh thái tại Lương Sơn, Hòa Bình .. 114 Hình 3.34. Hiệu quả loại bỏ TN của mô hình sinh thái tại Lương Sơn, Hòa Bình ..... 118 Hình 3.35. Hiệu quả loại bỏ TP của mô hình sinh thái tại Lương Sơn, Hòa Bình ...... 120 Hình 3.36. Sơ đồ trang trại Hòa Bình Xanh và vị trí xây dựng mô hình xử lý chất thải .... 127
1 MỞ ĐẦU 1. Tính cấp thiết của đề tài Trong thời gian qua, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của đất nước, bộ mặt nông thôn cũng có nhiều đổi mới. Kinh tế phát triển, đời sống của người nông dân đang được nâng cao. Hoạt động chăn nuôi đã và đang tạo nguồn thu nhập chính cho nhiều hộ nông dân. Tuy nhiên, cùng với sự gia tăng đàn vật nuôi thì tình trạng ô nhiễm môi trường do chất thải chăn nuôi cũng đang gia tăng. Chất thải chăn nuôi bao gồm phân và các chất độn chuồng, thức ăn thừa, xác gia súc, gia cầm chết,... được phân thành 3 loại: Chất thải rắn (phân, thức ăn, xác gia súc, gia cầm chết); Chất thải lỏng (nước tiểu, nước rửa chuồng, nước dùng để tắm gia súc); Chất thải khí (CO2, NH3...). Cho đến nay, chưa có một báo cáo nào đánh giá chi tiết và đầy đủ về ô nhiễm môi trường do ngành chăn nuôi gây ra. Theo báo cáo môi trường quốc gia năm 2014 trong tổng số 23.500 trang trại chăn nuôi, mới chỉ có khoảng 1.700 cơ sở có hệ thống xử lý chất thải. Mặt khác, các trang trại chăn nuôi đa phần nằm xen kẽ trong các khu dân cư, có quỹ đất nhỏ, hẹp, không đủ diện tích để xây dựng các hệ thống xử lý chất thải đảm bảo xử lý đạt tiêu chuẩn cho phép. Theo ước tính, có khoảng 40 - 50% lượng chất thải chăn nuôi được xử lý, số còn lại thải trực tiếp thẳng ra ao, hồ, kênh, rạch [1]. Để giải quyết vấn đề trên có rất nhiều công nghệ xử lý chất thải chăn nuôi như xử lý bằng phương pháp vật lý để tách chất thải rắn – lỏng, xử lý bằng phương pháp sinh học kỵ khí, xử lý bằng phương pháp sinh học hiếu khí,... các công nghệ này có thể dùng riêng biệt hoặc kết hợp với nhau để cải thiện hiệu quả xử lý cũng như hiệu quả kinh tế của quá trình xử lý. Hiện nay, công nghệ biogas đã được sử dụng khá rộng rãi. Theo kết quả điều tra của Bộ NN&PTNT năm 2013 tại 54 tỉnh thành trên cả nước, hiện có 3.950 trang trại trên tổng số 12.427 trang trại được điều tra có xây dựng hầm biogas, chiếm 31,79%, trong đó có 196 trang trại xây dựng công trình có thể tích trên 300 m3, còn đa phần các hầm biogas được xây dựng với quy mô nhỏ [1]. Những hầm biogas này đã bước đầu phát huy được tác dụng trong việc bảo vệ môi trường, tạo khí đốt phục vụ đời sống. Tuy nhiên, công nghệ biogas cũng đã bộc lộ những nhược điểm, nước thải sau khi xử lý không đạt tiêu chuẩn; Hầm biogas chủ yếu chỉ xử lý chất hữu cơ, chưa xử lý được nitơ và photpho, là yếu tố gây hiện tượng phú dưỡng; Vi khuẩn gây bệnh chưa được khống chế hiệu quả gây nguy cơ cao về bệnh truyền nhiễm, đặc biệt là đối với chăn nuôi lợn. Vì vậy, nước thải chăn nuôi lợn sau xử lý biogas cần phải được xử lý tiếp trước khi thải ra môi trường. Để xử lý bổ sung chất hữu cơ, nitơ và phôtpho trước khi thải vào nguồn tiếp nhận, công nghệ sinh thái (CNST) sử dụng thực vật thuỷ sinh (TVTS) được cho là có nhiều ưu điểm so với hệ thống xử lý nước thải thông thường. CNST, thân thiện với môi trường, chi phí thấp, dễ vận hành, đồng thời cũng đạt hiệu quả xử lý cao và ổn
2 định. Nhiều nước trên thế giới đã nghiên cứu sử dụng phương pháp này như tại Mỹ, Anh, Trung Quốc, Ấn Độ… Việt Nam được đánh giá là quốc gia rất thích hợp áp dụng CNST vì điều kiện khí hậu của nước ta rất thích hợp cho sự phát triển quanh năm của các loài TVTS sử dụng trong CNST. Vì vậy đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng thực vật thủy sinh trong xử lý nước thải chăn nuôi lợn” được thực hiện nhằm góp phần tìm kiếm phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi hiệu quả, phù hợp với điều kiện của Việt Nam và giảm thiểu ô nhiễm môi trường xung quanh một cách hiệu quả. Đây là con đường đi khả thi trong phát triển chăn nuôi bền vững gắn với bảo vệ môi trường và nâng cao chất lượng sống của người dân. 2. Mục tiêu nghiên cứu Xây dựng được CNST sử dụng TVTS để xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau công đoạn xử lý vi sinh, nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Công nghệ có tính khả thi khi ứng dụng vào thực tiễn. 3. Nội dung nghiên cứu Để thực hiện được những mục tiêu đã đề ra, nội dung nghiên cứu của luận án bao gồm: Nội dung 1: Tổng quan về hiện trạng ô nhiễm nước thải chăn nuôi lợn, công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi lợn và CNST sử dụng TVTS trong xử lý nước thải nói chung, bao gồm nước thải chăn nuôi lợn. Nội dung 2: Đánh giá khả năng chống chịu (COD, NH4+, NO3-, pH) và xử lý COD, nitơ, photpho trong nước thải chăn nuôi lợn sau giai đoạn xử lý vi sinh vật qui mô phòng thí nghiệm của một số TVTS tuyển chọn. Nội dung 3: Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau giai đoạn xử lý vi sinh vật của các loại hình công nghệ sử dụng TVTS với tải lượng nước thải khác nhau. Nội dung 4: Xây dựng và đánh giá hiệu quả xử lý của mô hình sinh thái (MHST) sử dụng TVTS để giảm thiểu nitơ (N), photpho (P) và chất hữu cơ từ nước thải chăn nuôi lợn trang trại sau công đoạn xử lý vi sinh vật quy mô pilot. 4. Ý nghĩa khoa học của đề tài: Việc ứng dụng TVTS trong xử lý nước thải chăn nuôi lợn được nghiên cứu một cách cơ bản, khoa học, tổng thể từ qui mô phòng thí nghiệm đến qui mô pilot và xây dưng mô hình xử lý tại hiện trường trang trại. Nghiên cứu này vừa tạo cơ sở khoa học tin cậy vừa chứng minh tính khả thi của công nghệ. + Lần đầu tiên tại Việt Nam, các loài thực vật thủy sinh lựa chọn để ứng dụng trong công nghệ sinh thái xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau giai đoạn xử lý vi sinh vật
3 được đánh giá về khả năng chống chịu COD, amôni, nitrat và khả năng loại bỏ các nhân tố này. + Công nghệ sinh thái ứng dụng TVTS do đề tài xây dựng là công đoạn cuối, không thể thay thế, xử lý hiệu quả N và P,trong quy trình công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi lợn. + Công trình là cơ sở khoa học quan trọng góp phần triển khai hiệu quả việc ứng dụng CNST xử lý nước thải chăn nuôi ở quy mô sản xuất. 5. Điểm mới của luận án + Lựa chọn được các loài TVTS thích hợp cho xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau công nghệ vi sinh vật trên cơ sở loại bỏ COD, N, P hiệu quả cao. + Lựa chọn được loại hình CNST sử dụng TVTS phù hợp ứng dụng trong xử lý nước thải chăn nuôi lợn. + Tích hợp CNST đã lựa chọn vào hệ thống xử lý quy mô 30 m 3/ngày đêm, xử lý bổ sung COD, N và P trong nước thải chăn nuôi lợn có hiệu quả với chí phí thấp, vận hành đơn giản, có khả năng nhân rộng và thích ứng trong điều kiện chăn nuôi trang trại tại Việt Nam. 6. Kết cấu của luận án Luận án được bố cục thành 3 chương và các phần mở đầu; kết luận, kiến nghị và tài liệu tham khảo. Chương 1: Tổng quan về vấn đề nghiên cứu; Chương 2: Đối tượng, phạm vi và phương pháp nghiên cứu; Chương 3: Kết quả nghiên cứu và thảo luận. Luận án được trình bày trong 130 trang A4, 25 bảng biểu, 54 hình vẽ, danh mục 6 công trình khoa học của tác giả đã được công bố, 166 tài liệu tham khảo tiếng Việt và tiếng Anh.
4 CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1. Tổng quan về nước thải chăn nuôi lợn 1.1.1. Vài nét về tình hình chăn nuôi lợn trang trại Chăn nuôi trang trại là định hướng phát triển của ngành chăn nuôi. Nếu vào năm 2011, số đầu lợn tại các trang trại ước tính chiếm 15 - 16% tổng đàn và sản lượng thịt lợn xuất chuồng chiếm 28 - 30% tổng sản lượng thịt lợn hơi xuất chuồng trong cả nước thì đến 2014, đàn lợn trong các trang trại chăn nuôi chiếm khoảng 35% tổng đàn, 40 - 45% về tổng sản lượng thịt lợn xuất chuồng [2 - 4]. Điều này cho thấy định hướng phát triển chăn nuôi trang trại đang diễn ra trong thực tiễn nước ta. Theo thống kê năm 2014, cả nước có 26,7 triệu con lợn. Về số trang trại chăn nuôi nói chung cả nước có 10.044 trang trại. Theo vùng sinh thái, vùng Đồng bằng sông Hồng có số trang trại nhiều nhất, chiếm tới 34,8%. Trong vùng này, Hà Nội đứng đầu với 979 trang trại. Bảng 1.1. Phân bố số lợn và trang trại chăn nuôi theo vùng sinh thái Năm 2014 Năm 2016 TT Vùng Số trang Số lợn Tỷ lệ % trại nói Số lợn Tỷ lệ % chung 1 Cả nước 26.761.577 100 10.044 29.075.315 100 Đồng bằng 2 6.824.759 25,5 3.444 7.414.398 25,5 Sông Hồng Hà Nội 1.420.469 979 1.589.941 Vĩnh Phúc 509.520 297 574.324 Hưng Yên 589.191 565 625.425 Thái Bình 1.030.022 265 1.048.093 Miền núi và 3 6.626.398 24,8 1.299 7.175.528 24,7 trung du Hòa Bình 393.899 51 381.900 Bắc Trung Bộ 4 & Duyên Hải 5.207.484 19,5 1.108 5.420.643 18,6 Miền Trung 5 Tây Nguyên 1.742.343 6,5 616 1.903.281 6,5 6 Đông Nam Bộ 2.890.167 10,8 2.522 3.358.493 11,6 Đồng Bằng 7 sông Cửu 3.470.425 12,9 908 3.802.971 13,1 Long Nguồn: Thống kê chăn nuôi Việt Nam [3, 5]
5 Theo thống kê năm 2016, cả nước có 29 triệu lợn, trong đó vùng đồng bằng sông Hồng có số lượng lợn lớn nhất là 7,4 triệu lợn (26%), tiếp đến là miền núi và trung du 7,2 triệu lợn (25%), thấp nhất là Tây Nguyên có 1,9 triệu lợn (7%). Trong 29 triệu con lợn, tăng 4,5%, trong đó lợn thịt có 24,7 triệu con, tăng 4,6% so với cùng kỳ 2015 [5]. Như vậy, theo thời gian, mỗi năm đàn lợn lại tăng lên (bảng 1.2). Tuy nhiên, cùng với sự gia tăng đàn vật nuôi thì tình trạng ô nhiễm môi trường do chất thải chăn nuôi cũng đang gia tăng. Bảng 1.2. Số lượng lợn cả nước (tính đến tháng 10/2016) Tăng, So sánh Đ.vị 1/10/2014 1/10/2015 1/04/2016 1/10/2016 giảm (%) 2016/ tính 2016-2015 2015 Tổng số Lợn Con 26.761.577 27.751.010 28.312.083 29.075.315 1.324.304 105 Trong đó: Nái Con 3.913.922 4.058.446 4.297.222 4.235.439 176.992 104 Lợn thịt Con 22.779.643 23.622.978 23.947.247 24.765.234 1.142.256 105 Lợn đực giống Con 68.013 69.586 67.614 74.642 5.056 107 Số con lợn thịt xuất chuồng Con 47.202.407 50.960.488 27.853.436 51.115.510 155.022 100 Sản lượng thịt xuất chuồng Tấn 3.351.075 3.491.634 2.150.515 3.664.556,9 172.922 105 Số con lợn sữa xuất chuồng Con 3.232.410 3.070.527 2.831.933,2 -238.593 92 SL lợn sữa xuất chuồng Tấn 25.713 27.842 24.224,5 -3.618 87 Nguồn: Thống kê chăn nuôi Việt Nam 01/10/2016, Chăn nuôi Việt Nam [5] 1.1.2. Ô nhiễm môi trường do chăn nuôi lợn gây ra tại Việt Nam Theo khảo sát của nhóm nghiên cứu đề tài KC.08.04 của TS. Trần Văn Tựa (2015), trong tổng số 20 trang trại chăn nuôi lợn đã được khảo sát tại 05 địa phương là Hà Nội (HN), Vĩnh Phúc (VP), Hưng Yên (HY), Thái Bình (TB) và Hòa Bình (HB). Các thông số khảo sát gồm: - Diện tích trang trại, số chuồng, diện tích mỗi chuồng - Số lượng vật nuôi - Nguồn nước, lượng sử dụng (m3/ngày) - Lượng thức ăn tiêu thụ (kg/ngày) - Nước thải - Biện pháp thu gom, xử lý chất thải Về lượng nước tiêu thụ, kết quả khảo sát tại một số trang trại chăn nuôi lợn với số lượng từ 1000 con trở lên (bao gồm lợn thịt, nái và hậu bị) cho thấy lượng nước tiêu thụ có sự biến động lớn, dao động từ 15 đến 60 lít/đầu lợn/ngày đêm (bảng 1.3).
6 Lượng phân thải ra trong một ngày đêm tùy thuộc vào giống, loài, tuổi và khẩu phần ăn. Lượng phân lợn thải ra mỗi ngày có thể ước tính 6 - 8% khối lượng của vật nuôi. Bảng 1.3. Số đầu lợn và lượng nước tiêu thu tại một số trang trại điển hình Lượng nước tiêu thụ TT Trang trại Số đầu lợn nuôi (m3/ng.đêm) 1 VP1. 1000 70-80 2 VP3 1800 120 3 VP5 1600 100 4 VP8 1300 100 5 TB1 1320 90 6 TB2 6600 100 7 TB3 3320 100 8 TB4 1700 80 9 TB5 2750 60 10 TB6 4000 250 11 HY1 1040 40 12 HY2 1320 20-30 13 HY3 1380 60 14 HN1 590 20-30 15 HN2 690 40 16 HB1 1400 40 Ghi chú: VP: Vĩnh Phúc, TB: Thái Bình, HY: Hưng Yên, HN: Hà Nội và HB: Hòa Bình Nguồn: Báo cáo tổng kết đề tài KC08.04/11-15 [6] Khảo sát của tổ chức JICA và Viện CNMT trước đây tại 5 trang trại chăn nuôi lợn điển hình cho thấy lượng nước tiêu thụ từ 10 - 40 lít/đầu lợn/ng.đêm, trong khi đó, tại Nhật Bản con số này là 20 - 30 lit. Với 4293 trang trại chiếm 35% số đầu lợn trong cả nước (9,345 triệu lợn), nếu trung bình lượng nước thải là 25 - 30 lít/con, lượng nước thải ra một năm là con số đáng kể [7]. Về thành phần và mức độ ô nhiễm của nước thải chăn nuôi lợn trang trại, kết quả khảo sát được tổng hợp ở bảng 1.4. Trước biogas, lượng COD, TN, TP trong nước thải rất cao với các số liệu tương ứng là 3587 mg/L, 343 mg/L và 92 mg/L. Sau khi được xử lý kỵ khí bằng hầm biogas các thông số trên giảm còn tương ứng 800 mg/L; 307mg/L và 62mg/L. Lượng ôxy hòa tan trong nước thải trước biogas hầu như không còn sau xử lý biogas cũng không đáng kể. Một trong các yếu tố gây ô nhiễm nghiêm trọng nước thải chăn nuôi lợn là lượng coliform. Kết quả khảo sát của đề tài cho thấy rằng lượng coliform trong nước thải vượt tiêu chuẩn cho phép nhiều lần. Điều này không chỉ đối với nước thải từ chuồng trại mà cả nước sau biogas. Trong nước thải trước khi vào hầm biogas, lượng
7 coliform là 372.104MPN/100 ml, còn nước sau xử lý bằng biogas chứa 226.104 MPN/100 ml. Bảng 1.4. Thành phần và mức độ ô nhiễm nước thải chăn nuôi lợn trang trại. QCVN Trước biogas Sau biogas 62-MT:2016/ Thông số BTNMT Trung Trung Min-Max Min-Max Cột A Cột B bình bình pH 7,56 7,30-7,87 7,76 7,19-7,90 6,0 – 9,0 5,5 – 9,0 T0 (0C) 30,35 29-32 30,35 28,2-32,6 - - DO (mg/L) 0,00 0-0 0,08 0-0,60 - - COD (mg/L) 3587 860-4590 800 391-1792 100 300 TN (mg/L) 343 167-907 307 115-531 50 150 N-NH+4 315 130- 870 289 110-506 - - (mg/L) TP (mg/L) 92,2 250-295 62,1 19-127 SS (mg/L) 2248 520-9520 1431 360-3280 50 150 Total Coliform 372.104 226.104 3000 5000 (MPN/100ml) E.coli 169.104 135.104 - - (MPN/100ml) Nguồn: Báo cáo tổng kết đề tài KC08.04/11-15 [6] Qua bảng 1.4 có thể nhận thấy rằng nước thải sau quá trình xử lý bằng hầm biogas chứa hàm lượng cao các chất gây ô nhiễm môi trường. Hàm lượng COD, tổng N, tổng P, coliform,... vượt rất nhiều lần quy định theo loại B (QCVN40: 2011- BTNMT). Vì vậy, nếu thải ra môi trường sẽ gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, ảnh hưởng đến sức khỏe con người và đời sống của sinh vật thủy sinh. Nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải phụ thuộc vào thành phần của phân, nước tiểu gia súc, lượng thức ăn rơi vãi, mức độ và phương thức thu gom phân như số lần thu gom, phương pháp vệ sinh chuồng trại (có hót phân hay không hót phân, trước khi rửa chuồng trại), lượng nước dùng tắm gia súc và vệ sinh chuồng trại [8, 9]. Phùng Đức Tiến và cs (2009) [10], Trịnh Quang Tuyên và cs (2010) [11] đánh giá thực trạng ô nhiễm môi trường trong chăn nuôi nói chung cũng chỉ ra: Tình hình xử lý chất thải 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 sơ 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 là các chỉ tiêu vi sinh vật. Đây là một nguồn
8 lây lan dịch bệnh. Hàm lượng Coliform cao hơn mức cho phép là 78,1 - 630,4 lần. Mức độ ô nhiễm có xu hướng tăng theo quy 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), chăn nuôi lợn có mức độ ô nhiễm cao nhất. Trịnh Quang Tuyên (2010) [11] tiến hành khảo sát hiện trạng ô nhiễm nước thải trong chăn nuôi lợn tập trung cho thấy COD trong nước thải trước biogas so với chỉ tiêu nước thải cho phép loại B (QCVN 40:2011) đều vượt quá giới hạn 11,7 đến 15,6 lần. Nước thải sau biogas vẫn vượt 2,5 lần đến 3,3 lần, nước thải ra ngoài môi trường còn vượt tiêu chuẩn 1,6 đến 2,0 lần. Chỉ tiêu BOD5 của nước thải trước biogas so với chỉ tiêu nước thải cho phép loại B đều vượt quá giới hạn cho phép với vượt từ 6,9 đến 12,4 lần, sau biogas và sau ao chứa nước thải vượt 2,8 lần đến 3,5 lần, nước thải ra ngoài đều vượt chuẩn cho phép từ 1,3 đến 2,2 lần. Các chỉ tiêu NO3-, tổng P, coliform của nước thải tại các tỉnh điều tra đều vượt mức cho phép nhiều lần. Vũ Thị Khánh Vân và cs (2013) [12], điều tra về thực trạng ô nhiễm nước thải chăn nuôi được tiến hành trên 102 trang trại chăn nuôi lợn công nghiệp có quy mô từ 100 lợn thịt trở lên hoặc trên 20 lợn nái quy đổi tại 3 tỉnh/ thành phố trên cả nước bao gồm Thái Bình (41 trang trại), Đà Nẵng (30 trang trại) và Đồng Nai (31 trang trại). Kết quả nghiên cứu cho thấy, khoảng 30% số trang trại áp dụng hình thức thu gom chất thải rắn và lỏng tách riêng và khoảng 60% số trang trại thu gom chất thải theo hướng hỗn hợp. Trong đó, tỷ lệ trang trại xử lý chất thải bằng biogas là 53% ở miền Nam, 60% ở miền Bắc và 42% ở miền Trung. Tuy nhiên, trong các trang trại có xử lý biogas, có đến 57%, 71% và 87% trang trại lần lượt ở 3 miền Bắc, Trung, Nam xả thải biogas thừa trực tiếp ra môi trường. Hàm lượng Coliform tổng số của nước thải sau biogas, nước rửa chuồng và nước ở hố tắm cho lợn đều vượt quá tiêu chuẩn cho phép (theo QCVN 40:2011-BTNMT) 4 - 2.200 lần. Hàm lượng BOD5 và COD trong nước thải sau biogas của các trang trại chăn nuôi ở miền Bắc vượt cao hơn 10 và 20 lần so với ngưỡng cho phép. Kết quả điều tra hiện trạng một số cơ sở chăn nuôi thuộc các tỉnh Hưng Yên, Thái Bình, Vĩnh Phúc, Hòa Bình và Hà Nội trong khuôn khổ đề tài KC08.04/11-15 do nhóm nghiên cứu thực hiện cũng cho thấy: Tại hầu hết các trang trại khảo sát, lượng COD, TN và TP của nước thải sau khi xử lý bằng hầm biogas đều còn rất cao, dao động từ 714 đến 4590 mg/L với COD, từ 531 - 1131 mg/L với TN và 127 - 146 mg/L với TP. Mặc dù một số trang trại đã có hệ thống xử lý cấp 2 (xử lý hiếu khí hoặc ao sinh học) nhưng lượng COD, TN và TP sau khi thải ra môi trường vẫn vượt tiêu chuẩn thải loại B (QCVN40: 2011- BTNMT) nhiều lần (COD 117 - 1030 mg/L; TN: 2,5 - 270 mg/L). Đáng chú ý là lượng NH4+ sau xử lý bằng biogas còn tương đối lớn, trung bình dao động trong khoảng 500 - 1000 mg/L. Đây là một trong những nhân tố chính gây phú dưỡng cho môi trường tiếp nhận nếu không được xử lý tốt [6].
9 Như vậy, chăn nuôi lợn trang trại đang phát triển mạnh và cũng là định hướng cho lĩnh vực này trong tương lai. Cùng với hiệu quả kinh tế mang lại, vấn đề ô nhiễm môi trường nói chung và ô nhiễm nước thải từ chăn nuôi lợn trang trại là một thực tế gây bức xúc trong xã hội. 1.1.3. Hiện trạng công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi lợn Theo kết quả khảo sát thì hiện có 4 loại hình công nghệ điển hình được các trang trại áp dụng để xử lý nước thải chăn nuôi: 1 - Nước thải chăn nuôi (có thể lẫn phân hoặc đã được tách phân) được xử lý bằng hồ kị khí có phủ bạt sau đó qua ao sinh thái rồi thải ra môi trường, có khoảng 8,3% trang trại sử dụng biện pháp này. 2 - Nước thải chăn nuôi được xử lý qua hầm biogas, sau đó được thải ra kênh mương, chiếm 50% số trang trại khảo sát. 3 - Nước thải chăn nuôi (có thể lẫn phân hoặc đã được tách phân) được xử lý bằng hầm biogas, sau đó được xử lý tiếp bằng ao/ hồ sinh học, chiếm 25% số trang trại khảo sát. 4 - Nước thải chăn nuôi được xử lý bằng ổn định kỵ khí, sau đó bằng phương pháp lọc sinh học kị khí hoặc aeroten, cuối cùng qua hồ thực vật thủy sinh rồi thải ra ngoài, chiếm 8,3% số trang trại khảo sát. Còn lại 8,4% trang trại không xử lý gì mà thải trực tiếp ra kênh mương hoạc ao cá làm ô nhiễm môi trường xung quanh một cách nghiêm trọng. Qua khảo sát điều tra cùng với kết quả khảo sát của tổ chức JICA kết hợp với Viện Công nghệ môi trường trong khuôn khổ Dự án tăng cường năng lực Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam trong lĩnh vực bảo vệ môi trường nước - Giai đoạn II giữa Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam và tổ chức JICA, Nhật Bản, về công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi [13], có thể đưa ra các qui trình công nghệ xử lý nước thải đang áp dụng phổ biến tại các trang trại chăn nuôi lợn của ta như hình 1.1. Đối với nước thải chăn nuôi lợn, đặc tính nước thải thay đổi rất lớn do phương pháp chăn nuôi, quản lý chuồng trại (như việc có tách lỏng rắn hay không), điều kiện của từng địa phương. Những điều này ảnh hưởng lớn đến quy mô xử lý, duy trì hệ thống xử lý khó khăn và tốn kém về kinh tế. Mặc dù hầu hết các trang trại mà chúng tôi khảo sát đều đã có áp dụng một hoặc một vài phương pháp kết hợp để xử lý nước thải nhưng chất lượng nước thải đầu ra chưa đạt tiêu chuẩn xả thải, kể cả một vài trang trại áp dụng cả biện pháp hiếu khí vào trong quy trình. Mặt khác, nguồn năng lượng là khí sinh học thu được từ hầm biogas hầu như chưa được sử dụng triệt để, có trang trại thải thẳng khí ra môi trường,
10 có trang trại sử dụng vào mục đích đun nấu và thắp sáng, còn lại hầu như chưa sử dụng để chạy máy phát điện. 8,4% 8,3% 50% 25% 8,3% Hình 1.1. Sơ đồ các qui trình công nghệ xử lý nước thải đang áp dụng tại các trang trại chăn nuôi lợn [6] Hiện nay có thể nói ở nước ta chưa có quy trình hoàn thiện nào được công bố và ứng dụng thực tế để xử lý nước thải chăn nuôi đạt tiêu chuẩn thải. Báo cáo năm 2006 của nhóm tác giả Ngô Kế Sương và cs về “Mô hình xử lý nước thải chăn nuôi heo tại xí nghiệp chăn nuôi Gò Sao” được coi là đầy đủ và đại diện cho các nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi ở Việt Nam. Tuy nhiên đây chỉ là mô hình thử nghiệm có công suất xử lý 30 m3/ngày trong số nước thải 935 m3/ngày của Xí nghiệp 12.000 đầu lợn các loại với diện tích ao thực vật thủy sinh 720 m2. Nếu tính cho cả xí nghiệp sẽ cần gần 2,5 ha, điều này sẽ khó khả thi nếu không tính tới phương án sử dụng mặt nước hiệu quả hơn và sinh khối bèo dư [14]. Xử lý nước thải chăn nuôi lợn trang trại chủ yếu mới là xử lý bằng hầm biogas và hồ sinh học. Hầm biogas chỉ xử lý được chất hữu cơ còn hồ sinh học có thể xử lý N và P nhưng thời gian lưu lâu. Các phương pháp xử lý khác như phương pháp kỵ khí UASB, kỵ khí tiếp xúc, lọc sinh học, xử lý hiếu khí Aeroten,... đã được một số tác giả quan tâm nghiên cứu và tỏ ra có hiệu quả nhưng hầu hết mới chỉ dừng lại ở thực nghiệm, đề xuất về lý thuyết hoặc ứng dụng nếu có chỉ ở quy mô nhỏ lẻ. Đặc biệt, việc xử lý chất ô nhiễm N và P hầu như chưa được quan tâm, trong khi đây là yếu tố gây phú dưỡng môi trường nước các thuỷ vực tiếp nhận dẫn đến “nở hoa nước” do vi tảo
11 bao gồm vi khuẩn lam (VKL) độc phát triển mạnh, làm mất cân bằng sinh thái và suy giảm chất lượng nước, ảnh hưởng xấu đến môi trường sống và sức khỏe cộng đồng [15]. Chất thải rắn, bùn thải trong chăn nuôi chưa được xử lý triệt để, chưa tạo ra được sản phẩm hữu ích cho thị trường. Trong những năm gần đây, việc phát triển hệ thống nông nghiệp bền vững đang được chú trọng trong đó chăn nuôi là một bộ phận cấu thành quan trọng của hệ thống. Tuy nhiên, sự phát triển của ngành chăn nuôi đang phải đương đầu với những khó khăn cả về kỹ thuật và những yếu tố kinh tế và xã hội. Việc chăn nuôi phát triển theo quy mô trang trại tập trung nảy sinh vấn đề ô nhiễm môi trường, nhất là ô nhiễm nước thải gây bức xúc cho cộng đồng dân cư và thu hút sự quan tâm sâu sắc của xã hội. 1.2. Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi lợn Việc xử lý nước thải chăn nuôi lợn nhằm giảm nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải đến một nồng độ cho phép có thể xả vào nguồn tiếp nhận. Đối với nước thải chăn nuôi, có thể áp dụng các phương pháp xử lý sau: - Phương pháp cơ học - Phương pháp hóa lý - Phương pháp sinh học * Phương pháp xử lý cơ học Mục đích là tách chất rắn, cặn, phân ra khỏi hỗn hợp nước thải bằng cách thu gom, phân riêng. Có thể dùng song chắn rác, bể lắng sơ bộ để loại bỏ cặn thô, dễ lắng tạo điều kiện thuận lợi và giảm khối tích các công trình xử lý tiếp theo. Ngoài ra, có thể dùng phương pháp ly tâm hoặc lọc, hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải chăn nuôi khá lớn khoảng vài ngàn mg/L và dễ lắng nên có thể lắng sơ bộ trước rồi sau đó đưa sang các công trình phía sau. Sau khi tách nước thải được đưa ra các công trình phía sau còn phần chất rắn được đem đi ủ làm phân bón. * Phương pháp hóa lý: Nước thải chăn nuôi còn chứa nhiều chất hữu cơ, chất vô cơ dạng hạt có kích thước nhỏ, khó lắng, khó có thể tách ra bằng phương pháp cơ học thông thường vì tốn nhiều thời gian và hiệu quả không cao. Ta có thể áp dụng phương pháp keo tụ để loại bỏ chúng. Các chất keo tụ thường sử dụng là phèn nhôm, phèn sắt, phèn bùn kết hợp với polyme trợ keo tụ để tăng quá trình keo tụ. Theo nghiên cứu của Trương Thanh Cảnh (2006) [8] tại trại chăn nuôi heo 2/9, phương pháp keo tụ có thể tách được 80 - 90% hàm lượng chất lơ lửng có trong nước thải chăn nuôi heo. Phương pháp này loại bỏ được hầu hết các chất bẩn có trong nước thải chăn nuôi, tuy nhiên chi phí xử lý cao. Áp dụng phương pháp này để xử lý nước thải chăn nuôi là không hiệu quả về mặt kinh tế. Ngoài ra tuyển nổi cũng là một phương pháp để tách các hạt có khả năng lắng kém nhưng có thể kết dính vào các bọt khí nổi lên, tuy nhiên