Luận văn Áp dụng và nâng cao hiệu quả xử lý chất thải chăn nuôi lợn bằng hầm biogas kết hợp hồ sinh học

de >200 10 Sắt 1750 4 Canxi 2500 – 4500 11 Crom(VI) 3 5 Magie 1000 – 1500 12 Crom(III) 500 6 Kali 2500 – 4500 13 Nikel 2 7 Natri 3500 - 5500 (Nguyễn Đức Lượng và Nguyễn Thị Thuỳ Dương, 2003) Chất độc ức chế vi khuẩn kị khí làm ảnh hưởng đến quá trình sinh khí của quá trình ủ kị khí. Những biểu hiện thường gặp như: Làm ngăn cản quá trình sinh - 34 - khí dẫn đến giảm lượng khí sinh ra và nồng độ axít dễ bay hơi tăng. Đây là quá trình lên men kị khí, do đó sự có mặt của ôxy thường gây ức chế toàn bộ quá trình chuyển hóa. Trong trường hợp này, ôxy được xem như là chất tạo độc đối với những loài vi khuẩn kị khí. Ngoài ra những chất độc có thể có trong dịch lên men. * Thời gian lưu Là thời gian nguyên liệu nằm trong thiết bị ủ yếm khí. Trong thời gian này nguyên liệu bị phân hủy kị khí và sinh ra khí sinh học. Quá trình phân hủy trong điều kiện tự nhiên xảy ra trong thời gian dài, đối với phân động vật thời gian này có thể kéo dài tới hang tháng, đối với nguyên liệu thực vật thời gian này có thể kéo dài tới hàng năm. Thời gian lưu được chọn căn cứ vào thời tiết địa phương và loại nguyên liệu nạp. Bảng 1.14. Các điều kiện thích hợp đối với quá trình sản xuất biogas Nguyên liệu Nhiệt độ Tỷ lệ C/N Hàm lượng chất khô (%) Thời gian lưu (ngày) Phân động vật 30 – 40 30 7 – 9 30 - 50 Thực vật 30 - 40 30 4 - 8 100 (Nguyễn Quang Khải, 2001) * Độ mặn Vi khuẩn tham gia quá trình sinh khí mêtan có khả năng thích nghi dần dần với nồng độ của NaCl trong nước. Giới hạn cho phép độ mặn dưới 30/00, khả năng sinh khí không bị ảnh hưởng đáng kể. Do đó khả năng phát triển trong mùa khô ở những vùng nước lợ không bị ảnh hưởng nhiều [29]. * Chế độ khuấy trộn Khuấy trộn là tác động cơ học vào dung dịch lên men, khuấy trộn có những tác động tích cực như sau: Khuấy trộn làm tăng khả năng tiếp xúc giữa chất hữu cơ với vi khuẩn, từ đó làm tăng nhanh quá trình chuyển hóa vật chất. Khuấy trộn làm phá vỡ lớp váng nổi phía mặt trên của bề mặt dung dịch, tạo điều kiện tốt cho sự thoáng khí từ dung dịch vào buồng thu khí. - 35 - 1.4. Tổng quan về hồ sinh học trong xử lý nước thải 1.4.1. Khái quát chung về hồ sinh học Xử lý nước thải trong các ao hồ là phương pháp xử lý đơn giản nhất và đã được áp dụng từ thời xa xưa. Phương pháp này không yêu cầu kỹ thuật cao, vốn đầu tư ít, chi phí vận hành rẻ tiền, quản lý hệ thống đơn giản. Quy trình xử lý nước thải theo phương pháp hồ sinh học khá đơn giản và được tóm tắt như sau: Nước thải => Loại bỏ cát, sỏi => Các hồ ổn định => Nước đã xử lý Cơ sở khoa học của phương pháp này là dựa vào khả năng tự làm sạch của nước, chủ yếu là hệ vi sinh vật trong nước và các thủy sinh vật khác. Các chất bẩn bị phân hủy thành các chất khí và nước. Như vậy, quá trình làm sạch nước thải không thuần túy là quá trình hiếu khí mà còn có quá trình kị khí và tùy nghi. Phương pháp sử dụng hệ thống hồ sinh học để xử lý nước thải có một số ưu điểm sau: + Đây là phương pháp rẻ, dễ thiết kế và xây dựng, dễ vận hành, không đói hỏi cung cấp năng lượng. + Có khả năng làm giảm các vi sinh vật gây bệnh trong nước thải xuống tới mức thấp nhất. + Có khả năng loại bỏ chất hữu cơ, chất vô cơ tan trong nước. + Hệ vi sinh vật hoạt động trong hồ chịu được nồng độ các kim loại nặng tương đối cao (> 30 mg/l) [21]. Tuy nhiên, phương pháp này cũng có một số nhược điểm: + Thời gian xử lý dài. + Mặt bằng rộng. + Trong quá trình vận hành phụ thuộc nhiều vào điều kiện thiên nhiên. + Các hồ kị khí thường phát sinh mùi hôi do phân hủy các chất hữu cơ làm phát sinh khí, làm ảnh hưởng đến môi trường xung quanh. 1.4.2. Quan hệ giữa giới thủy sinh trong hệ thống hồ sinh học và vai trò của chúng trong làm sạch nước thải - 36 - Giới thủy sinh vật có trong nước là vi sinh vật (Chủ yếu là vi khuẩn, nguyên sinh động vật), các loại động thực vật phù du (Tiêu biểu là tảo), các động vật bậc cao (Tôm, cua, sò, cá), thực vật (Lục bình, rong, bèo).Tùy vào nồng độ các chất ô nhiễm hay nồng độ các chất hữu cơ trong nước, ôxy hòa tan, độc tốtrong nước sẽ ảnh hưởng đến các loại này. Nói chung, nếu nước bị ô nhiễm nặng, trước hết sẽ không còn ôxy hòa tan làm ảnh hưởng chung đến hệ sinh thái nước và đời sống của sinh vật thủy sinh nói riêng. Dần theo thời gian, dưới tác động của nhiều yếu tố, hệ sinh thái nước sẽ được làm sạch trở lại. Quá trình làm sạch nước liên quan quan trực tiếp đến giới thủy sinh. Quá trình sống của chúng hoạt động dựa vào quan hệ cộng sinh (Hoặc hội sinh) của toàn bộ quần thể sinh vật có trong nước. Phần chất không tan của hợp chất hữu cơ khi vào nước sẽ lắng xuống đáy, phần hòa tan sẽ được hòa lẫn trong nước. Theo chiều sâu của ao hồ sẽ chia thành 3 vùng: Kị khí, tùy nghi và hiếu khí. Vùng kị khí sẽ xảy ra quá trình phân hủy chất hữu cơ ở điều kiện không có ôxy. Sản phẩm của quá trình này trước hết là các axít hữu cơ, sau đó thành CH4, NH3, H2S, CO2, Trên vùng kị khí sẽ là vùng tùy nghi với các khu hệ vi sinh vật phong phú, bao gồm: Pseudomonas, Bacillus, Flavobacterium, Achromobacter, Các vi khuẩn này phân giải chất hữu cơ thành nhiều chất trung gian khác, cuối cùng là CO2 và H2O, đồng thời tạo ra các tế bào mới, chúng sử dụng O2 do tảo và các loài thực vật trong nước sinh ra. Các sinh vật nitrate hóa sẽ ôxy hóa amoni hoặc ammoniac thành nitrate. Cạnh đó, một số nhóm khử nitrate, biến nitrate thành các phân tử N2, như là: Pseudomonas denitrificans, Bacillus licheniformis, Thiobacillus denitrificans Các vi sinh vật phân hủy các chất hữu cơ thành các chất vô cơ (Quá trình khoáng hóa) sẽ cung cấp cho các thực vật thủy sinh, trước hết là tảo. Tảo và các thực vật thủy sinh khác lại cung cấp ôxy cho vi khuẩn. Các loài thực vật thủy sinh (Tảo, rong đuôi chó, rong xương cá, lau, sậy, bèo các loại) có rễ và thân tạo điều kiện cho vi sinh vật bám mà không bị chìm xuống đáy. Chúng cung cấp ôxy cho vi - 37 - khuẩn hiếu khí, ngoài ra còn cung cấp cho vi sinh vật những hoạt chất sinh học cần thiết. Ngược lại, vi khuẩn cung cấp ngay tại chỗ cho thực vật những sản phẩm trao đổi chất của mình, đồng thời thực vật cũng che chắn cho vi sinh vật không bị chết dưới ánh nắng mặt trời. Còn tảo, khi sống sẽ là thức ăn cho cá và các loại thủy sản khác, khi chết đi sẽ là dinh dưỡng cho vi sinh vật. Hình 1.4. Sơ đồ phân bố các vùng trong hồ sinh hoc 1.4.3. Phân loại hồ sinh học 1.4.3.1. Hồ hiếu khí Hồ hiếu khí là loại hồ nông, chiều cao từ 0,3 – 0,5m. Quá trình phân hủy chất hữu cơ chủ yếu dựa vào hệ vi sinh vật hiếu khí. Loại hồ này gồm có hồ làm thoáng tự nhiên và hồ làm thoáng nhân tạo. Hồ làm thoáng tự nhiên: Ôxy từ không khí dễ dàng khuếch tán vào lớp nước phía trên. Được ánh sáng mặt trời chiếu rọi, hệ rong tảo sẽ quang hợp thải ra ôxy. Để đảm bảo ánh sáng cho nước, chiều sâu của hồ thường phải nhỏ, thường là 30 – 40 cm. Do vậy, diện tích mặt thoáng của hồ phải lớn. Tải của hồ (Tính theo BOD) khoảng 250–300 kg BOD/ha.ngày. Thời gian lưu nước của hồ là từ 3–12 ngày. Hiệu quả làm sạch có thể tới 80–95% BOD, màu của nước thải có thể chuyển sang màu xanh của tảo. Tùy vào thực tế, một số trường hợp có thể bố trí hệ thống sục khí cho hồ bằng các thiết bị khuấy cơ học hoặc nén - 38 - khí. Nhờ đó, mức độ hiếu khí trong hồ sẽ mạnh hơn. Nhờ vậy, chiều sâu của hồ có thể tăng lên (2-4m). Tải BOD của hồ cũng tăng lên, có thể đạt đến 400 kg BOD/ha.ngày. Thời gian lưu nước của hồ có thể là 1 - 3 ngày. Trong thực tế, việc xây dựng hồ sinh học bố trí hệ thống sục khí hợp lý sẽ làm cho hiệu quả xử lý cao [21]. 1.4.3.2. Hồ kị khí Là loại ao sâu, ít hoặc không có điều kiện hiếu khí. Các vi sinh vật kị khí hoạt động trong điều kiện không có ôxy của không khí. Chúng sử dụng ôxy từ các hợp chất như nitrat, sulfat..để ôxy hóa chất hữu cơ thành các axít hữu cơ, rượu, khí CH4, H2S, CO2, nước. Ao hồ kị khí thường dùng để lắng và phân hủy cặn lắng ở vùng đáy. Loại hồ này có thể tiếp nhận các loại nước thải có tải lượng ô nhiễm lớn, tải BOD cao và không cần vai trò quang hợp của tảo. Nước thải lưu ở hồ kị khí thường sinh ra mùi hôi thối khó chịu. Vì vậy, thường không bố trí gần các khu dân cư và các xí nghiệp chế biến thực phẩm. Để duy trì điều kiện kị khí và giữ ấm nước trong hồ, chiều sâu hồ là khá lớn (Từ 2–6 m). Diện tích mặt thoáng không cần lớn (Thường bằng 10– 20% diện tích mặt thoáng hồ tùy nghi). Thời gian lưu nước dài. Hiệu quả khử BOD trong hồ có thể đạt 65–80% vào mùa hè và 45–65% vào mùa đông [21]. 1.4.3.3. Hồ tùy nghi Loại hồ này rất phổ biến trong thực tế. Đó là loại hồ kết hợp 2 quá trình song song nhau: Quá trình phân hủy hiếu khí các chất hữu cơ hòa tan có trong nước và phân hủy kị khí cặn và bùn lắng ở vùng đáy. Đặc điểm của ao hồ tùy nghi xét theo chiều sâu thì có 3 vùng: Lớp trên là vùng hiếu khí (Vi sinh vật hiếu khí hoạt động), vùng giữa là vùng tùy nghi (Vi sinh vật tùy nghi hoạt động), và vùng kị khí ở phía dưới (Vi sinh vật kị khí hoạt động). Nguồn ôxy cần thiết cho quá trình ôxy hóa chất hữu cơ nhiễm bẩn trong nước nhờ khuếch tán qua mặt nước do sóng, gió và nhờ tảo quang hợp dưới tác dụng của ánh sáng mặt trời. Vùng hiếu khí ở phía trên mặt ao hồ có độ sâu tới 1m. - 39 - Vùng kị khí xảy ra ở lớp đáy hồ. Ở đây, các chất hữu cơ bị phân hủy kị khí sinh ra các khí CH4, H2S, H2, N2, CO2 (Trong đó chủ yếu là CH4). Quá trình này phụ thuộc vào nhiệt độ. Ở nhiệt độ cao, quá trình lên men khí mêtan xảy ra nhanh hơn. Phân hủy các chất hữu cơ bằng con đường kị khí thường sinh ra các sản phẩm khí có mùi hôi khó chịu, gây nhiễm độc không khí Trong hồ thường hình thành 2 tầng phân nhiệt: Tầng phía trên nhiệt độ cao và tầng phía dưới nhiệt độ thấp. Tầng trên có O2, tảo phát triển, tiêu thụ CO2, làm cho pH chuyển sang kiềm (Có khi lên đến 9,8). Tảo phát triển mạnh rồi chết và tự phân hủy làm cho nước thiếu ôxy hòa tan, ảnh hưởng đến vi sinh vật hiếu khí, còn các vi sinh vật kị khí, tùy tiện hoạt động mạnh. Trong trường hợp này, cần khuấy đảo để tránh hiện tượng quá tải chất hữu cơ. Khi xây dựng hồ, nên chọn chiều cao khoảng 1 – 1,5 m, tỷ lệ chiều dài với chiều rộng là 1:1 hoặc 2:1. Những nơi có gió, diện tích hồ nên chọn rộng, còn những nơi ít gió nên xây hồ có nhiều ngăn. Đáy hồ cần phải nén chặt, cần thiết phải chống thấm bằng lớp đất sét dày 15cm. Bờ hồ cần gia cố tránh xói lở. Nếu trong nước thải có hàm lượng kim loại nặng quá cao, cần phải xử lý sơ bộ nước thải (Hấp phụ, hấp thụ, trao đổi ion) để làm giảm nồng độ của chúng [21]. 1.5. Tổng quan về các công trình nghiên cứu liên quan Năm 2008, nghiên cứu của Vũ Đình Tôn, Lại Thị Cúc, Nguyễn Văn Duy với đề tài: “Đánh giá hiệu quả xử lý chất thải bằng bể biogas của một số trang trại chăn nuôi lợn vùng đồng bằng sông Hồng” Nghiên cứu được tiến hành tại 12 trang trại chăn nuôi lợn của ba tỉnh Hải Dương, Hưng Yên và Bắc Ninh. Kết quả cho thấy, trung bình mỗi một trang trại có lượng chất thải rắn và chất thải lỏng được thải ra hàng ngày tương đối lớn (50 - 260 kg chất thải rắn; 3 - 20 m3 nước thải). Việc sử dụng hệ thống biogas để xử lý chất thải đã giảm thiểu đáng kể nồng độ BOD5 và COD trong nước thải: BOD5 trong nước thải ở chuồng lợn nái giảm 75,0 - 80,8 %, chuồng lợn thịt giảm 75,89 - 80,36 %; COD ở chuồng lợn nái giảm 66,85 %, ở chuồng lợn thịt giảm 64,94 - 69,73%. Tuy nhiên, nồng độ COD sau khi xử lý qua hầm biogas vẫn còn cao hơn TCVN 5945/2005 BTNMT. Nồng độ sulfua hoà tan giảm được đáng kể, song vẫn còn cao - 40 - hơn TCVN 5945/2005 BTNMT từ 3,63 - 7,25 lần. Nitơ tổng số giảm 10,1 - 27,46 %. Nồng độ Cl- thay đổi không đáng kể khi qua hầm biogas. Nồng độ Cu2+ và Zn2+ trong nước thải sau khi đã qua hầm biogas đều nằm trong giới hạn cho phép. Kết quả nghiên cứu của đề tài này cho thấy khả năng xử lý chất thải chăn nuôi lợn của hầm biogas là rất cao. Đặc biết là đối với chất hữu cơ, hiệu quả xử lý đạt trên 80%. Vì vậy, hầm biogas là một giải pháp cần thiết để xử lý chất thải chăn nuôi lợn. Năm 2010, Nguyễn Văn Thu với đề tài: “Kết quả bước đầu khảo sát sử dụng các loại thực vật để sản xuất khí sinh học (Biogas)” Kết quả nghiên cứu cho thấy trung bình tổng lượng khí và tỉ lệ thành phần khí sinh ra ở nghiệm thức phân lợn phối trộn bèo tai tượng và nghiệm thức phân lợn phối trộn lục bình khác biệt không có ý nghĩa thống kê ở mức ý nghĩa 5% so với nghiệm thức phân lợn đối chứng. Trong đó, trung bình lượng khí sinh ra ở nghiệm thức phân lợn (Đối chứng) là 5,764 lít, ở nghiệm thức phân lợn phối trộn bèo tai tượng là 3,102 lít và ở nghiệm thức phân lợn phối trộn lục bình là 3,358 lít. Trung bình thành phần khí CH4 sinh ra ở nghiệm thức phân lợn là 49,6%, ở nghiệm thức phân lợn phối trộn bèo tai tượng và nghiệm thức phân lợn phối trộn lục bình là 46,1%; trung bình tỉ lệ khí CO2 ở các nghiệm thức dao động trong khoảng 34,3 – 35,3% và khí khác là 16,1% - 18,9%. Đề tài của Nguyễn Văn Thu bước đầu đã đưa ra ý tưởng mới về nâng cao hiệu quả sinh khí sinh học của hầm biogas. Bằng việc trộn thêm bèo nói riêng và thực vật nói chung vào hỗn hợp phân đầu vào hầm biogas đã làm tăng lượng khí sinh ra so với việc chỉ cho hỗn hợp phân đầu vào. Nghiên cứu có ý nghĩa lớn trong việc cung cấp khí đốt và góp phần nâng cao đời sống cho người nông dân. Năm 2011, nghiên cứu của Lâm Vĩnh Sơn, Nguyễn Trần Ngọc Phương với đề tài “Nghiên cứu nâng cao hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi bằng mô hình biogas có bổ sung bã mía”. Kết quả cho thấy việc bổ sung mã mía vào nghiên cứu là cần thiết vì tạo được tỉ lệ C/N thích hợp cho quá trình phân hủy kị khí diễn ra trong mô hình biogas. Lượng khí biogas sinh ra có thành phần khí mêtan cao hơn khi sử dụng mô hình biogas có bổ sung bã mía (Cao hơn từ 1 – 2%), lượng khí H2S giảm từ 2 – 3 lần so với mô hình - 41 - truyền thống (Sau 60 ngày nghiên cứu). Sau 60 ngày, hiệu quả xử lý SS, COD, BOD5 của mô hình biogas cải tiến có bổ sung bã mía đều đạt trên 90%, cao hơn từ 8 – 11% so với mô hình truyền thống. Loại bỏ trên 70% Nitơ, 50% Phốt pho, 99,9% Tổng Coliform trong nước thải. Thời gian xử lý khá lâu, thành phần chất ô nhiễm còn khá cao trong dòng thải sau xử lý là những tồn tại của nghiên cứu. Tuy nhiên, đề tài đưa ra một giải pháp có ý nghĩa góp phần cải tiến, nâng cao hiệu quả xử lý chất thải của hầm biogas. Giải pháp này tương đối đơn giản nhưng đem lại hiệu quả cao, có thể đem vào áp dụng thực tế xử lý chất thải. Năm 2012. nghiên cứu của Nguyễn Thị Hồng, Phạm Khắc Liệu đề tài: “Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi lợn bằng hầm biogas quy mô hộ gia đình ở Thừa Thiên Huế” Nghiên cứu trình bày kết quả đánh giá hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi lợn của hầm biogas quy mô hộ gia đình tại Thừa Thiên Huế. Số liệu phân tích mẫu nước thải đầu vào và đầu ra ở 9 hầm biogas cho thấy, việc sử dụng hầm biogas để xử lý nước thải chăn nuôi lợn đã làm giảm đáng kể nồng độ các chất ô nhiễm. Trung bình, COD giảm 84,7%, BOD5 giảm 76,3%, SS giảm 86,1%, VSS giảm 85,4%, T-N giảm 11,8%, T-P giảm 7,0% và coliform giảm 51,2%. Tuy nhiên, nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải đầu ra vẫn còn khá cao, vượt tiêu chuẩn cho phép (QCVN 40:2011/BTNMT, cột B, TCN 678 - 2006). Đặc biệt đáng quan tâm là nồng độ các chất dinh dưỡng ở các mẫu này rất cao, tiềm ẩn nguy cơ gây phú dưỡng khi xả thải vào các vực nước mặt. Đề tài dừng lại ở việc đánh giá hiệu quả xử lý chất thải chăn nuôi lợn quy mô hộ gia đình, qua đó cho thấy khả năng xử lý chất thải hầm biogas tương đối cao và phù hợp với quy mô chăn nuôi lợn hộ gia đình. Và đây cũng là một trong nhưng đề tài khá mới khi chọn đối tượng là các hộ gia đình nuôi lợn theo quy mô hộ gia đình nhỏ lẻ. Khác với các đề tài trước đó về biogas thường chọn đối tượng là các trang trạng chăn nuôi lợn quy mô lớn. - 42 - CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. Đối tượng nghiên cứu - Đối tượng nghiên cứu: 9 hộ gia đình chăn nuôi lợn quy mô hộ có sử dụng hầm biogas kết hợp hồ sinh học để xử lý chất thải chăn nuôi. Mỗi gia đình đại diện cho một xóm thuộc xã Nam Anh, huyện Nam Đàn, tỉnh Nghệ An. * Điều kiện để lựa chọn các hộ gia đình nghiên cứu: - Là những hộ chăn nuôi lợn theo quy mô hộ gia đình đặc trưng. - Có hệ thống xử lý chất thải chăn nuôi lợn phù hợp với mục đích nghiên cứu: Có hầm biogas kết hợp với hồ sinh học. - Là những hộ gia đình được hỗ trợ từ “Dự án Cạnh tranh ngành chăn nuôi và an toàn thực phẩm” (Livestock Competitiveness and Food Safety Project -LIFSAP) của Ngân hàng thế giới trên địa bàn tỉnh Nghệ An. Vị trí các hầm biogas nghiên cứu được mô tả ở Bảng 2.1. Bảng 2.1. Vị trí các hầm nghiên cứu Xóm Họ và tên chủ hộ Mã số công trình 1 Hồ Thị Hảo LIFSAP NA ND NAh 0503 2 Nguyễn Thị Minh LIFSAP NA ND NAh 0247 3 Nguyễn Thị Liên LIFSAP NA ND NAh 0244 4 Phạm Ngọc Dụng LIFSAP NA ND NAh 0238 5 Hồ Sỹ Huệ LIFSAP NA ND NAh 0045 6 Nguyễn Văn Sơn LIFSAP NA ND NAh 0234 7 Bùi Đình Trung LIFSAP NA ND NAh 0235 8 Buì Đình Chuyên LIFSAP NA ND NAh 0233 9 Lương Văn Thành LIFSAP NA ND NAh 0237 2.2. Phương pháp nghiên cứu + Phương pháp thừa kế có chọn lọc các công trình đã nghiên cứu trước đây. + Phương pháp điều tra khảo sát thực địa (Tại các hộ chăn nuôi có hầm biogas xử lý chất thải và trên các cánh đồng trồng cây hoa màu, lương thực): Quan - 43 - sát, chụp ảnh và đặt câu hỏi, ghi chép số liệu thu được trên thực địa. Nội dung câu hỏi được đưa ra cho các hộ: - Số lợn thường nuôi trong mỗi lứa (Lợn nái, lợn thịt) ? - Lượng thức ăn (Cám công nghiệp, sản phẩm nông nghiệp)/1 tháng ? - Tình hình dịch bệnh trên đàn lợn hàng năm ? - Lượng phân lợn, nước thải ước lượng hàng ngày ? - Số lần, thời gian dọn rửa chuồng trong ngày ? - Số lần, thời gian tắm cho lợn hàng ngày, hàng tuần (Mùa hè, mùa đông) ? - Nguồn, lượng nước sử dụng mỗi lần dọn rửa và tắm cho lợn ? - Hiện trạng hoạt động hầm biogas, thời gian đưa vào vận hành ? - Tần suất nạo vét hồ sinh học ? - Tần suất vớt bèo trên hồ sinh học ? - Có sử dụng nước xả sau hầm biogas tưới cây hay không ? - Có sử dụng nước hồ sinh học tưới cây hay không ? + Phương pháp thống kê: Thống kê số liệu từ tài liệu, báo cáo và sổ sách lưu trữ, đo đạc tính toán và chọn lọc thông tin. + Phương pháp điều tra xã hội (Đối tượng là các chủ hộ chăn nuôi và dân cư lân cận). + Phương pháp so sánh: Các kết quả phân tích nước thải được so sánh với: - QCVN 40:2011/BTNMT-Nước thải công nghiệp. - QCVN 39:2011/BTNMT-Chất lượng nước dùng cho tưới tiêu - TCN 678-2006: Tiêu chuẩn vệ sinh nước thải chăn nuôi. - So sánh với các kết quả tương tự của các tác giả khác. + Phương pháp lấy mẫu, phân tích và đánh giá:  Mẫu nước thải đem phân tích chất lượng Các mẫu nước đã được lấy trong 3 đợt tại 9 hộ gia đình vào các ngày: 03/03/2013 (Đợt 1), 03/04/2013 (Đợt 2) và 03/05/2013 (Đợt 3). Ở mỗi hộ lấy 3 mẫu bao gồm 1 mẫu nước thải đầu vào hầm biogas, 1 mẫu nước xả đầu ra hầm biogas và - 44 - 1 mẫu tại hồ sinh học. Tổng số mẫu là 27 mẫu/đợt. Các mẫu nước được lấy theo TCVN 6663-1: 2011. Mẫu nước thải đầu vào được lấy tại cống thải của chuồng nuôi vào thời điểm dội rửa chuồng (Trong các khoảng thời gian từ 6 giờ 00 – 8 giờ 00 và 16 giờ 00 – 17 giờ 30). Mẫu nước xả đầu ra lấy tại cống xả của hầm biogas. Mẫu còn lại lấy tại hồ sinh học cách xa cống thải vào hồ. * Phương pháp phân tích mẫu Các thông số phân tích bao gồm: Chất rắn lơ lửng (SS), nhu cầu ôxy sinh hóa (BOD5), COD (Nhu cầu ôxy hóa học), tổng nitơ (T-N), tổng phốt-pho (T-P), Coliform. Phương pháp phân tích mẫu hầu hết tuân theo tiêu chuẩn của APHA [39]. Phân tích mẫu được tiến hành tại phòng thí nghiệm trung tâm quan trắc môi trường tỉnh Nghệ An.  Mẫu nước xả ra sau hầm biogas để tưới cây thực nghiệm Mẫu nước xả ra sau hầm biogas được lấy tại các bể chứa nước xả. Thời gian lấy nước thải từ 16 giờ – 17 giờ. Tần suất lấy tương ứng với các giai đoạn phát triển của cây trồng cần tưới bón. Lượng nước được lấy mỗi đợt 50 lít và được chứa trong can nhựa PET.  Mẫu nước dùng để pha trộn Nước dùng để pha trộn với nước xả tưới cây được lấy tại các mương dẫn nước trên đồng ruộng, nước tại các mương dẫn nước được bơm thẳng từ sông Lam vào và không có nguồn thải khác trộn lẫn. Thời gian, tần suất, lượng nước lấy tương đương với những đợt lấy mẫu nước xả.  Mẫu nước tại hồ sinh học dùng tưới cây thực nghiệm Mẫu nước hồ sinh học được lấy tại hồ có vị trí cách xa cống thải vào hồ. Thời gian lấy nước thải từ 16 giờ 30 – 17 giờ 30. Tần suất lấy tương ứng với các giai đoạn phát triển của cây trồng cần tưới bón. Lượng nước được lấy mỗi đợt 50 lít và được chứa trong can nhựa PET. + Phương pháp thực nghiệm. - 45 - * Mục đích: Nước xả được đem trộn lẫn với nước kênh mương lấy tại các mương dẫn nước với những tỷ lệ khác nhau, sau đó đem tưới cho những bình cây khác nhau. Quan sát sinh trưởng và năng suất cây trồng từ đó xác định tỷ lệ nước tưới phù hợp nhất với cây trồng. Đánh giá hiệu quả của việc sử dụng nước hồ sinh học khi đem tưới cây. * Phương pháp thực hiện: Cây được trồng trong các bình nhựa có thể tích 5 lít, kích thước 25×12×17 (cm), số lượng bình nhựa được sử dụng là 12 bình tương ứng với tỷ lệ pha trộn nước xả/nước kênh mương dùng để tưới cây trong bình đấy. Cụ thể các bình như sau: Bình 0 (B0): Bình đối chứng, tưới 100% nước kênh mương. Bình 1 (B1): 10% nước xả + 90% nước kênh mương. Bình 2 (B2): 20% nước xả + 80% nước kênh mương. Bình 3 (B3): 30% nước xả + 70% nước kênh mương. Bình 4 (B4): 40% nước xả + 60% nước kênh mương. Bình 5 (B5): 50% nước xả + 50% nước kênh mương. Bình 6 (B6): 60% nước xả + 40% nước kênh mương. Bình 7 (B7): 70% nước xả + 30% nước kênh mương. Bình 8 (B8): 80% nước xả + 20% nước kênh mương. Bình 9 (B9): 90% nước xả + 10% nước kênh mương. Bình 10 (B10): 100% nước xả. Bình 11 (B11): Nước tại hồ sinh học. * Hàm lượng và thời gian tưới bón: Thể tích nước tưới trên một bình là 200ml/300cm2 (Tương đương 60m3/ha), tưới hay bón thúc vào 3 giai đoạn: Giai đoạn cây con 3 lá mầm, giai đoạn cây để nhánh và giai đoạn ra hoa. * Đất dùng để trồng cây được lấy tại ruộng trồng hoa màu của bà con nông dân. Trước khi được cho vào bình, đất được làm sạch loại bỏ đá sạn, cỏ. * Giống cây trồng: Giống cây ớt cay địa phương - 46 - * Số lượng cây trồng trên mỗi bình: Ban đầu mỗi bình được trồng 3 cây con 2 tuần tuổi, đến sau giai đoạn cây để nhánh phát triển tốt mỗi bình chỉ giữ lại 1 cây khoẻ nhất. * Chu kỳ theo dõi: Mỗi tuần một lần tính từ thời điểm tưới đầu tiên đến giai đoạn quả bắt đầu chín. * Thời gian thí nghiệm: 4 tháng từ tháng 03/2013 đến tháng 07/2013. * Điều kiện thí nghiệm: Thí nghiệm được thực hiện trên mô hình thực nghiệm, cây được trồng trong các bình nhựa trong điều kiện môi trường tự nhiên. Tuy nhiên, để đảm bào kết quả của thí nghiệm cây trồng được bảo vệ, tránh những điều kiện khắc nghiệt của thời tiết như: Nắng gắt, gió lớn, ngập nước. - 47 - Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 3.1. Thực trạng chăn nuôi lợn và phát sinh chất thải quy mô hộ gia đình tại xã Nam Anh, Nam Đàn, Nghệ An 3.1.1. Thực trạng chăn nuôi lợn 3.1.1.1. Một số đặc trưng trong quy trình chăn nuôi lợn hộ gia đình xã Nam Anh Đây là phương thức chăn nuôi phổ biến đang tồn tại ở xã Nam Anh và hầu khắp các tỉnh trong cả nước, quy mô chăn nuôi nhỏ, thức ăn đầu tư chủ yếu là tận dụng sản phẩm nông nghiệp sản xuất và khai thác tại chỗ hoặc tận dụng các sản phẩm trồng trọt và sản phẩm ngành nghề phụ, con giống chủ yếu là giống địa phương hoặc giống lai, năng suất chăn nuôi thấp. Vì vậy, chăn nuôi nông hộ ở đây có 4 đặc thù cơ bản về tính chất tận dung: - Tận dụng phụ phẩm nông nghiệp. - Tận dụng đất đai. - Tận dụng lao động nhàn rỗi. - Tân dụng vốn tự có. Số lợn nuôi tại các hộ gia đình thường không nhiều từ 0 – 3 con lợn nái, 4 – 11 con lợn thịt và có sự thay đổi theo từng lứa lợn. Lượng thức ăn được sử dụng nuôi lợn ngoài các sản phẩm nông nghiệp, sản phẩm nghề phụ từ 27-33,8 kg/con/tháng, còn có các loại thức ăn (Cám) công nghiệp được bán trên thị trường từ 9-11,8 kg/con/tháng. Những loại thức ăn công nghiệp chỉ mang tính chất phụ thêm vào khẩu phần ăn của lợn và chỉ được dùng vào những giai đoạn nhất định với mục đích nhất định. Tình hình dịch bệnh trên đàn lợn vẫn còn xảy ra tại các hộ gia đình do điều kiện chăn nuôi và vệ sinh thú y chưa được coi trọng. Một số đặc trưng trong quy trình chăn nuôi lợn tại xã Nam Anh khảo sát trên 9 hộ gia đình được trình bày bảng sau: - 48 - Bảng 3.1. Đặc điểm trong quy trình chăn nuôi lợn tại các hộ gia đình Xóm Họ và tên chủ hộ Số lợn trung bình trong chuồng (con) Lượng thức ăn/tháng (kg/con) Dịch bệnh (lần/năm) Lợn nái Lợn thịt Thức ăn công nghiệp Sản phẩm nông nghiệp 1 Hồ Thị Hảo 0 7-10 9,0-9,2 27-27,2 1 2 Nguyễn Thị Minh 1 6-9 9,4-9,6