ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Đối tượng, thời gian và địa điểm nghiên cứu
- Nước thải chăn nuôi lợn tại một số trang trại chăn nuôi tại thị xã Phổ Yên, tỉnh Thái Nguyên
Cỏ Vetiver, được lấy từ Trung tâm giống cây trồng thuộc Học Viện Nông nghiệp Việt Nam, đã được sử dụng trong các thí nghiệm nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường nước từ chất thải chăn nuôi lợn.
2.1.2 Thời gian và địa điểm nghiên cứu
- Địa điểm nghiên cứu: TDP Sơn Trung – Phường Bắc Sơn – Thị xã Phổ Yên – Tỉnh Thái Nguyên.
Nội dung nghiên cứu
- Đánh giá chất lượng môi trường nước thải tại một số trang trại chăn nuôi lợn tại thị xã Phổ Yên, tỉnh Thái Nguyên
- Nghiên cứu ảnh hưởng của các yếu tố xã hội đến môi trường chăn nuôi lợntại thị xã Phổ Yên, tỉnh Thái Nguyên
- Nghiên cứu khả năng giảm thiểu ô nhiễm nước thải chăn nuôi của cỏ Vetiver.
Phương pháp nghiên cứu
2.3.1 Đánh giá chất lượng môi trường và ảnh hưởng của các yếu tố xã hội đến môi trường chăn nuôi lợn tại một số trang trại chăn nuôi tại thị xã Phổ Yên, tỉnh Thái Nguyên
Để thu thập số liệu thứ cấp, chúng tôi đã tiến hành khảo sát tại các phòng ban chức năng của Phòng Nông nghiệp và Phát triển nông thôn thị xã Phổ Yên, Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn tỉnh Thái Nguyên, cũng như Cục Thống kê tỉnh Thái Nguyên và niên giám thống kê tỉnh Thái Nguyên năm 2016.
- Thu thập số liệu sơ cấp:
Chúng tôi đã tiến hành phỏng vấn trực tiếp người dân tại các trang trại chăn nuôi lợn và khu vực lân cận ở thị xã Phổ Yên, tỉnh Thái Nguyên để tìm hiểu về tình hình ô nhiễm môi trường do chất thải chăn nuôi gây ra Người dân cho biết ô nhiễm không khí và nguồn nước đang trở thành vấn đề nghiêm trọng, ảnh hưởng đến sức khỏe và đời sống của họ Các biện pháp xử lý chất thải chưa được thực hiện hiệu quả, dẫn đến tình trạng ô nhiễm ngày càng gia tăng.
+ Điều tra trực tiếp các phương pháp xử lý chất thải tại các trang trại chăn nuôi lợn ở thị xã Phổ Yên, tỉnh Thái Nguyên
+ Lấy mẫu nước thải tại 4 trang trại chăn nuôi lợn đem phân tích
2.3.2 Phương pháp nghiên cứu khả năng giảm thiểu ô nhiễm nước thải chăn nuôi của cỏ Vetiver
2.3.2.1 Phương pháp bố trí thí nghiệm
Trước khi tiến hành trồng thí nghiệm, cỏ Vetiver được ươm trong bầu với hỗn hợp đất, mùn cưa và phân vi sinh trong 30 ngày Để đảm bảo chất lượng, chỉ chọn những cây khỏe mạnh, có số nhánh, chiều dài lá và chiều dài rễ đồng đều để thực hiện thí nghiệm.
Cỏ Vetiver được trồngthủy canh vào thùng xốp theo thứ tự các công thức thí nghiệm Mỗi thùng trồng 5 cây
Khu vực thí nghiệm được thiết kế có mái che bằng tấm nhựa trắng để tránh mưa và cho ánh nắng mặt trời xuyên qua
Nước thải chăn nuôi được lấy từ bể chứa tại trang trại và được cho vào thùng xốp có kích thước 60 x 50 x 50 cm, với mỗi thùng chứa 20 lít nước thải Thí nghiệm được thiết kế với 4 lô, mỗi lô bao gồm 1 thùng đối chứng không trồng cỏ Vetiver và 3 thùng lặp lại thí nghiệm.
Lô1: Chứa nước thải ở đầu vào của hố thu
Lô2: Chứa nước thải đầu ra của biogas
Lô3: Chứa nước thải đầu ra của bể lắng
Lô4: Chứa nước thải ở kênh nước gần trang trại
2.3.2.2 Phương pháp theo dõi thí nghiệm
Sau 30 ngày tiến hành xác định các chỉ tiêu sinh trưởng của cỏ Vetier như khối lượng tươi của thân và rễ, chiều dài dễ, chiều cao thân bằng phương pháp cân đo Ở các giai đoạn theo dõi, xác định các chỉ số môi trường nước để đánh giá hiệu quả cải thiện chất lượng nước thải của cỏ Vetiver
2.3.3 Phương pháp lấy mẫu và phân tích các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước ô nhiễm
Theo TCVN 5999:1995 về Chất lượng nước, lấy mẫu và hướng dẫn lấy mẫu nước thải a) Dụng cụ lấy mẫu
+Dùng chai đựng mẫu bằng thủy tinh hoặc bằng nhựa có nút đậy, được rửa sạch và tráng bằng nước cất
+ Găng tay, phích đá để bảo quản mẫu b) Phương pháp lấy mẫu
- Trang trại 1 (TT1): Ông Phạm Văn Cảnh– xóm Chằm 7A – xã Minh Đức – Thị xã Phổ Yên – Tỉnh Thái Nguyên
- Trang trại 2 (TT2): Ông Lê Văn Dũng – TDPThuận Đức – PhườngBắc Sơn – Thị xã Phổ Yên – Tỉnh Thái Nguyên
- Trang trại 3 (TT3): Ông Nguyễn Văn Hào – xóm Đèo Nứa – xã Phúc Thuận – Thị xã Phổ Yên – Tỉnh Thái Nguyên
- Trang trại 4 (TT4): Ông Trần Đăng Phẩm – xóm Đồng Đèo – xã Phúc Thuận – Thị xã Phổ Yên – Tỉnh Thái Nguyên
Mẫu được lấy tại các vị trí và thời điểm khác nhau, đảm bảo việc bảo quản và vận chuyển không quá 2 giờ ngoài thực địa Sau đó, các mẫu này được đưa về phòng thí nghiệm để xác định hàm lượng các chất ô nhiễm.
Tại các cửa vào và ra của hệ thống xử lý biogas, mỗi trang trại sẽ tiến hành lấy 3 mẫu Tương tự, tại đầu vào và ra của bể lắng, lọc, cũng sẽ lấy 3 mẫu từ mỗi trang trại.
+ Tại ao, hồ, kênh nước xung quanh trang trại: mỗi trang trại lấy 3 mẫu
Để lấy mẫu nước, sử dụng chai nhựa hoặc chai thủy tinh đã được rửa sạch bằng nước cất Đặt chai xuống dưới mặt nước từ 20 - 30cm, với miệng chai hướng về phía dòng nước chảy Đảm bảo lấy đầy nước vào chai, đồng thời tránh để không khí, rác và các vật thể khác lọt vào trong chai.
* Thời gian lấy mẫu đối với thí nghiệm sử dụng cỏ Vetiver:Lấy mẫu nước phân tích trước và sau khi trồng cỏ Vetiver 30 ngày
2.3.3.2 Phương pháp bảo quản mẫu
Bảng 2.1 Phương pháp bảo quản mẫu trước khi phân tích
TT Chỉ tiêu phân tích
Thời gian lưu giữ mẫu tối đa
1 BOD Chai thủy tinh Giữ ở 4 0 C 6 giờ
2 COD Chai thủy tinh Cho H2SO4, để pH 2
4 Coliform Chai thủy tinh tránh ánh sáng
5 Tổng P Chai nhựa Giữ ở 4 0 C 28 ngày
6 Tổng N Chai nhựa Cho H2SO4, để pH ≤
2.3.3.3 Phương pháp phân tích mẫu
Bảng 2.2 Các phương pháp phân tích và tiêu chuẩn phân tích
TT Thông số Phương pháp phân tích, số hiệu tiêu chuẩn
- TCVN 6663-1:2011 (ISO 5667-1:2006) – Chất lượng nước – Phần 1: Hướng dẫn lập chương trình lấy mẫu và kỹ thuật lấy mẫu
- TCVN 6663-3:2008 (ISO 5667-3:2003) - Chất lượng nước
- Lấy mẫu Hướng dẫn bảo quản và xử lý mẫu
- TCVN 5999:1995 (ISO 5667-10:1992) - Chất lượng nước - Lấy mẫu Hướng dẫn lấy mẫu nước thải
TT Thông số Phương pháp phân tích, số hiệu tiêu chuẩn
- TCVN 6492:2011 (ISO 10523:2008) Chất lượng nước - Xác định pH
- SMEWW 2550B – Phương pháp chuẩn phân tích nước và nước thải – Xác định pH
- TCVN 6001-1:2008 (ISO 5815-1:2003), Chất lượng nước – Xác định nhu cầu oxy sinh hóa sau n ngày (BODn) – Phần 1: Phương pháp pha loãng và cấy có bổ sung allylthiourea
- TCVN 6001-2:2008 (ISO 5815-2:2003), Chất lượng nước – Xác định nhu cầu oxy sinh hóa sau n ngày (BODn) – Phần 2: Phương pháp dùng cho mẫu không pha loãng
- SMEWW 5210 B – Phương pháp chuẩn phân tích nước và nước thải – Xác định BOD
- TCVN 6491:1999 (ISO 6060:1989) Chất lượng nước - Xác định nhu cầu oxy hoá học (COD)
- SMEWW 5220 - Phương pháp chuẩn phân tích nước và nước thải – Xác định COD
Tổng chất rắn lơ lửng
- TCVN 6625:2000 (ISO 11923:1997) Chất lượng nước - Xác định chất rắn lơ lửng bằng cách lọc qua cái lọc sợi thuỷ tinh
- SMEWW 2540 - Phương pháp chuẩn phân tích nước và nước thải – Xác định chất rắn lơ lửng
- TCVN 6638:2000 Chất lượng nước - Xác định nitơ - Vô cơ hóa xúc tác sau khi khử bằng hợp kim Devarda
- SMEWW 4500-N.C - Phương pháp chuẩn phân tích nước và nước thải – Xác định nitơ
- TCVN 6202:2008 – Chất lượng nước – Xác định phốt pho – Phương pháp đo phổ dùng amoni molipdat
- SMEWW 4500-P.B&D - Phương pháp chuẩn phân tích nước và nước thải – Xác định phốt pho
- TCVN 6187-1:2009 Chất lượng nước – Phát hiện và đếm escherichia coli và vi khuẩn coliform Phần 1: Phương pháp lọc màng
- TCVN 6187-2:1996 Chất lượng nước – Phát hiện và đếm escherichia coli và vi khuẩn coliform Phần 2: Phương pháp nhiều ống (có xác suất cao nhất)
- SMEWW 9222 B– Phương pháp chuẩn phân tích nước và nước thải – Xác định coliform
2.3.4 Phương pháp phân tích và xử lý số liệu
- Thống kê các số liệu và xử lý bằng phần mềm Excel
Bài viết phân tích số liệu và so sánh với các quy chuẩn kỹ thuật quốc gia, bao gồm QCVN 24: 2009/BTNMT về nước thải công nghiệp, QCVN 38/2011/BTNMT về chất lượng nước mặt nhằm bảo vệ đời sống thủy sinh, và QCVN 01-79:2011/BNN - PTNT liên quan đến cơ sở chăn nuôi gia súc, gia cầm cùng quy trình kiểm tra, đánh giá điều kiện vệ sinh thú y Những quy chuẩn này đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo chất lượng môi trường và an toàn thực phẩm.
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
Thành phần và tính chất môi trường nước thải tại một số trang trại chăn nuôi lợn tại thị xã Phổ Yên, tỉnh Thái Nguyên
Nước thải từ trang trại chăn nuôi, đặc biệt là chăn nuôi lợn, chứa hàm lượng cao các chất hữu cơ và dinh dưỡng, gây ô nhiễm môi trường qua các chỉ số như COD, BOD5, TN, TP, và TSS Những thành phần này dễ phân hủy, gây mùi hôi, phát sinh khí độc, và làm giảm lượng ôxy hòa tan trong nước, ảnh hưởng tiêu cực đến hệ sinh thái và sức khỏe cây trồng Hơn nữa, nước thải còn chứa vi khuẩn gây bệnh, đe dọa sức khỏe con người và động vật Tại thị xã Phổ Yên, tỉnh Thái Nguyên, các trang trại đã áp dụng nhiều biện pháp xử lý nước thải, trong đó mô hình khí sinh học (hố biogas) cho thấy hiệu quả tốt nhất Để đánh giá hiệu quả của biện pháp này, chúng tôi đã lấy mẫu nước thải tại nhiều điểm chăn nuôi lợn và phân tích thành phần, so sánh với quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt và nước thải chăn nuôi Kết quả cho thấy mô hình khí sinh học thực sự mang lại hiệu quả trong xử lý nước thải.
3.1.1 Thành phần và tính chất nước thải chăn nuôi lợn tại đầu vào của hố thu
Kết quả phân tích mẫu nước thải chăn nuôi lợn tại đầu vào bể lắng của bốn trang trại trước khi xử lý cho thấy hàm lượng các chất trong nước thải, được trình bày chi tiết trong bảng 3.1.
Kết quả bảng 3.1 cho thấy chất lượng nước thải chăn nuôi lợn tại đầu vào bể lắng của 4 trang trại như sau:
Chỉ tiêu pH của bốn trang trại đều dưới 5,5, không đạt tiêu chuẩn cho phép theo QCVN.
Bảng 3.1 Thành phần và tính chất nước thải chăn nuôi lợn tại đầu vào của hố thu
Chỉ tiêu Đơn vị QCVN
QCVN 62-2016 TT 1 TT 2 TT 3 TT 4 pH - 5,5 - 9 5,5 - 9 5,40 5,25 5,39 5,23 BOD5 mg/l 15 100 38,08 26,32 21,28 37,52
Chỉ tiêu BOD5 của mẫu nước thải của cả 4 trang trại so với QCVN 08-
2015 đều vượt quá tiêu chuẩn cho phép là hơn 15mg/l Tuy nhiên, theo QCVN 62-2016 thì cả 4 trại đều nằm trong mức tiêu chuẩn cho phép là dưới 100 mg/l
Chỉ tiêu COD của mẫu nước thải tại TT1 và TT4 đều vượt quá 50 mg/l, trong khi TT2 và TT3 đều trên 30 mg/l, so với QCVN 08-2015, vượt tiêu chuẩn cho phép từ 1,01 đến 1,81 lần Tuy nhiên, theo QCVN 62-2016, cả bốn trại vẫn nằm trong mức tiêu chuẩn cho phép dưới 300 mg/l.
Chỉ tiêu DO của mẫu nước thải của các trang trại đều rất thấp dao động từ 2,29 – 2,96 mg/l thấp hơn 0,57 so với QCVN 08-2015 là> 4 ng/l
Mẫu nước thải từ 4 trang trại đều có chỉ tiêu TSS cao hơn 80 mg/l, vượt mức quy định của QCVN08-2015 Tuy nhiên, theo tiêu chuẩn QCVN 62-2016, mức TSS cho phép là 150 mg/l, do đó cả 4 trang trại đều đạt tiêu chuẩn này.
Chỉ tiêu tổng N của cả 4 trang trại đều nằm trong tiêu chuẩn cho phép làthấp hơn 150 mg/l so với QCVN 62-2016
Chỉ tiêu tổng P của TT1 cao gấp 4,0 lần, TT2 cao gấp 4,2 lần và TT4 cao gấp 4,1 lần và TT4 cao gấp 4,1 lần so với QCVN 08-2015
Theo QCVN 08-2015, chỉ tiêu coliform trong nước thải là 7,5x10³ MPN/100ml, trong khi theo QCVN 62-2016, chỉ tiêu này là 5x10³ MPN/100ml Kết quả cho thấy cả 4 trang trại đều có chỉ số coliform vượt quá tiêu chuẩn cho phép.
Sau khi phân tích nước chăn nuôi lợn tại đầu vào bể lắng của 4 trang trại, các chỉ tiêu như pH, BOD5, COD, DO, TSS, tổng P và coliform đều không đạt yêu cầu theo QCVN 08-2015 Đặc biệt, chỉ tiêu pH và coliform cũng không đạt tiêu chuẩn theo QCVN 62-2016 Điều này cho thấy chất lượng nước tại đầu ra hệ thống bể lắng của bốn trang trại chưa đáp ứng yêu cầu về chất lượng nước thải So sánh với các nghiên cứu trước đó về nước thải chăn nuôi tại tỉnh Thái Nguyên, chất lượng nước thải đều không đạt tiêu chuẩn và cần phải được xử lý trước khi thải ra môi trường.
3.1.2 Thành phần và tính chất nước thải chăn nuôi lợn tại đầu ra hệ thống biogas
Sau khi lấy mẫu nước thải tại đầu vào hố thu, chúng tôi tiến hành lấy mẫu tại đầu ra của hệ thống biogas từ 4 trang trại để phân tích và đánh giá hiệu quả xử lý nước thải của hố biogas sinh học Kết quả phân tích hàm lượng các chất trong nước thải được trình bày trong bảng 3.2.
Bảng 3.2 Thành phần và tính chất nước thải chăn nuôi lợn tại đầu ra hệ thống biogas
Chỉ tiêu Đơn vị QCVN
QCVN 62-2016 TT 1 TT 2 TT 3 TT 4 pH 5,5 - 9 5,5 - 9 5,65 5,51 5,50 5,34
Kết quả bảng 3.2 cho thấy chất lượng nước thải chăn nuôi lợn sau bể biogas của 4 trang trại như sau:
Theo quy định QCVN, chỉ tiêu pH được xác định trong khoảng từ 5,5 đến 9 Sau khi xử lý qua hố ủ biogas, pH của trang trại 1, 2 và 3 đều đạt tiêu chuẩn cho phép, trong khi đó, trang trại 4 lại nằm dưới ngưỡng cho phép.
Chỉ tiêu BOD5 của các mẫu nước thải TT1, TT2 và TT3 lần lượt là 1,12 mg/l, 3,04 mg/l và 6,80 mg/l, đều nằm trong giới hạn cho phép dưới 15 mg/l theo QCVN 08-2015 Tuy nhiên, mẫu nước thải TT4 có chỉ tiêu BOD5 là 18,48 mg/l, vượt quá 1,23 lần so với tiêu chuẩn cho phép Dù vậy, theo QCVN 62-2016, chỉ tiêu BOD5 vẫn nằm trong mức an toàn khi cao hơn 100 mg/l, cho thấy cả bốn trại đều đáp ứng tiêu chuẩn quy định.
Chỉ tiêu COD của mẫu nước thải TT1, TT2 và TT3 đều đạt tiêu chuẩn cho phép dưới 30 mg/l theo QCVN 08-2015, trong khi mẫu nước TT4 có chỉ tiêu COD là 35,60 mg/l, vượt mức cho phép 1,19 lần Tuy nhiên, tất cả các mẫu nước thải từ 4 trang trại đều nằm trong giới hạn tiêu chuẩn cho phép dưới 300 mg/l theo QCVN 62-2016.
Theo QCVN 08-2015, chỉ tiêu DO trong nước thải phải đạt tối thiểu 4 mg/l Kết quả kiểm tra cho thấy mẫu nước thải TT1 có chỉ số DO là 5,91 mg/l, TT2 là 4,38 mg/l, TT3 là 4,25 mg/l và TT4 là 4,14 mg/l, tất cả đều đạt tiêu chuẩn cho phép.
Chỉ tiêu TSS của mẫu nước thải từ TT1 là 44 mg/l và TT2 là 48 mg/l, đều nằm trong ngưỡng cho phép của QCVN 08-2015 (dưới 50 mg/l) Tuy nhiên, mẫu nước thải từ TT3 đạt 53 mg/l và TT4 là 64 mg/l, cao hơn tiêu chuẩn cho phép Theo QCVN 62-2016, chỉ tiêu TSS trong nước thải cho phép đạt tối đa 150 mg/l, do đó, mẫu nước của cả 4 trang trại đều đáp ứng tiêu chuẩn này.
Theo QCVN 08-2015, chỉ tiêu tổng N phải dưới 150 mg/l Kết quả phân tích mẫu nước thải cho thấy tổng N tại TT1 là 62,41 mg/l, TT2 là 61,95 mg/l, TT3 là 67,65 mg/l và TT4 là 85,26 mg/l, tất cả đều đáp ứng tiêu chuẩn cho phép.
Mẫu nước thải TT1 và TT2 có chỉ tiêu tổng P lần lượt là 0,25 mg/l và 0,28 mg/l, đều nằm trong giới hạn cho phép theo QCVN08-2015 Tuy nhiên, tổng P trong mẫu nước thải TT3 và TT4 lần lượt là 0,32 mg/l và 0,39 mg/l, vượt quá giới hạn quy định của QCVN08-2015.
Ảnh hưởng của các yếu tố xã hội đến đến môi trường chăn nuôi lợn tại thị xã Phổ Yên, tỉnh Thái Nguyên
Chúng tôi đã tiến hành phỏng vấn 60 hộ gia đình tại thị xã Phổ Yên, tỉnh Thái Nguyên để điều tra tình hình chăn nuôi, đánh giá chất lượng nước sử dụng qua phương pháp cảm quan, khảo sát các nguồn tiếp nhận và hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi, cũng như nhận thức của người chăn nuôi về sức khỏe con người Kết quả điều tra cho thấy
Bể lắng Thải ra kênh nước
Bể lắng 2 Thải ra kênh nước
3.2.1 Kết quả điều tra nhận thức của người dân về mức độ ô nhiễm và việc xử lý chất thải chăn nuôi lợn
Kết quả điều tra phỏng vấn về đánh giá chất lượng nước của 60 hộ dân đang sử dụng theo phương pháp cảm quan, cụ thể như sau:
Bảng 3.4 Nhận thức của người dân về mức độ ô nhiễm do nước thải chăn nuôi lợn tại địa phương Loại
Số phiếu Tỷ lệ (%) Số phiếu Tỷ lệ (%)
(Nguồn: Số liệu điều tra phỏng vấn, 5/2019)
Theo bảng 3.4, đa số người dân phường Hương Sơn cho rằng nguồn nước sinh hoạt của họ đang bị ô nhiễm, đặc biệt là nước mặt và nước ngầm Mặc dù mức độ ô nhiễm khác nhau giữa các khu vực, nhưng nhận thức về chất lượng nước sinh hoạt của người dân cũng có sự khác biệt.
Theo khảo sát, có 37 trong số 60 hộ (chiếm 61,7%) cho rằng nguồn nước mặt họ sử dụng rất ô nhiễm Trong khi đó, 15 hộ (25,0%) nhận định nguồn nước mặt có dấu hiệu ô nhiễm nhẹ, và chỉ 8 hộ (13,3%) cho rằng nguồn nước mặt không bị ô nhiễm.
Theo khảo sát, có 10 trong số 60 hộ (16,67%) cho biết nguồn nước họ sử dụng rất ô nhiễm, 20 hộ (33,33%) cho rằng nguồn nước ô nhiễm nhẹ, trong khi 30 hộ (50,00%) khẳng định nguồn nước chưa có dấu hiệu ô nhiễm.
Theo kết quả khảo sát, người dân đánh giá cao mức độ ô nhiễm nước do nước thải chăn nuôi, đặc biệt ở khu vực không có nước máy, chủ yếu sử dụng nước giếng Tuy nhiên, chỉ có 6,67% hộ gia đình mang mẫu nước đi phân tích, trong khi 93,33% không thực hiện việc này Điều này cho thấy, mặc dù người dân nhận thức được tình trạng ô nhiễm, nhưng việc kiểm tra và đánh giá mức độ ô nhiễm nước sinh hoạt từ nước thải chăn nuôi vẫn còn hạn chế.
3.2.2 Kết quả điều tra các nguồn tiếp nhận và xử lý nước thải chăn nuôi Để đánh giá biện pháp quản lý chất thải chăn nuôi tại các trang trại tại thị xã Phổ Yên, tỉnh Thái Nguyên chúng tôi cũng tiến hành làm phiếu điều tra (mẫu phiếu tại mục lục) và thực hiện với tổng số 60 hộ dân Kết quả như sau:
Bảng 3.5 Các nguồn tiếp nhận và xử lý nước thải chăn nuôi
TT Nước thải chăn nuôi Số hộ Tỷ lệ %
II Hệ thống xử lý nước thải
9 Hệ thống xử lý khác 7 11,7
(Nguồn: Số liệu điều tra phỏng vấn, 5/2019)
Dựa trên kết quả điều tra phỏng vấn và bảng 3.5 về các nguồn tiếp nhận cùng hệ thống xử lý nước thải trong chăn nuôi, chúng ta nhận thấy những thông tin quan trọng liên quan đến quy trình và hiệu quả xử lý nước thải trong ngành này.
Nước thải từ chăn nuôi có nguồn tiếp nhận đa dạng, trong đó 25% được xả vào cống thải chung, 25% từ các hộ gia đình thải tràn ra vườn và ngấm xuống đất, và 50% được xử lý qua bể biogas Một số hộ gia đình còn xây hố chứa để nước thải ngấm xuống và sử dụng làm phân bón cho rau, cây trồng Tuy nhiên, việc nước thải từ chăn nuôi ngấm xuống đất có thể gây ô nhiễm nguồn nước ngầm, ảnh hưởng đến môi trường và sức khỏe cộng đồng.
Hệ thống xử lý nước thải tại khu vực này cho thấy 63,3% (38/60 hộ) sử dụng bể biogas để xử lý nước thải chăn nuôi, trong khi 25% (15/60 hộ) áp dụng phương pháp tách lấy phân Chỉ có 7/60 hộ gia đình còn lại sử dụng các phương pháp xử lý khác.
Chúng tôi đã tiến hành đánh giá mức độ xử lý nước thải của 4 trang trại sử dụng hệ thống xử lý bằng biogas, thông qua việc so sánh kết quả nước thải trước và sau xử lý, được trình bày chi tiết trong bảng 3.6.
Bảng 3.6 trình bày hiệu quả xử lý nước thải từ các phương pháp xử lý bằng biogas đang được áp dụng tại 4 trang trại chăn nuôi lợn ở thị xã Phổ Yên, tỉnh Thái Nguyên Các hình thức xử lý này góp phần cải thiện chất lượng nước thải, đồng thời giảm thiểu ô nhiễm môi trường và tối ưu hóa quy trình chăn nuôi Việc áp dụng công nghệ biogas không chỉ mang lại lợi ích về môi trường mà còn tạo ra nguồn năng lượng tái tạo cho trang trại.
Chỉ tiêu Đơn vị QCVN
Sau xử lý pH - 5,5 - 9 5,5 - 9 5,40 5,71 5,25 5,54 5,39 5,57 5,23 5,50 BOD 5 mg/l 15 100 38,08 1,02 26,32 2,72 21,28 4,96 37,52 15,60 COD mg/l 30 300 54,40 2,40 41,72 7,20 30,40 22,80 53,60 28,00
DO mg/l > 4 - 2,96 6,42 2,29 4,75 2,35 4,54 2,98 4,46 TSS mg/l 50 150 84,00 35,00 88,00 38,00 89,00 42,00 98,00 51,00 Tổng N mg/l - 150 125,58 54,52 119,63 52,64 123,67 57,39 134,62 75,67 Tổng P mg/l 0,3 - 1,19 0,14 1,25 0,19 1,23 0,29 1,22 0,31 Coliform MPN/100ml 7,5x10 3 5x10 3 15x10 3 9,3x10 2 17x10 3 11x10 2 13x10 3 3,2x10 3 14x10 3 5,1x10 3
Kết quả từ bảng 3.6 cho thấy độ pH của nước thải tại 4 trang trại trước khi xử lý đều thấp hơn tiêu chuẩn cho phép, với giá trị dao động từ 5,23 đến 5,40 Sau khi xử lý bằng hệ thống biogas, pH có sự tăng nhẹ: tại TT1 từ 5,40 lên 5,71; TT2 từ 5,25 lên 5,54; TT3 từ 5,39 lên 5,57; và TT4 từ 5,23 lên 5,50 Mặc dù đã đạt tiêu chuẩn cho phép, nhưng chỉ số pH vẫn còn ở mức thấp.
Theo QCVN 62-2016, chỉ tiêu BOD5 được quy định là 100 mg/l, và các mẫu nước thải trước và sau xử lý đều nằm trong ngưỡng cho phép Tuy nhiên, theo QCVN 08-2015, tiêu chuẩn BOD5 là dưới 15 mg/l, và cả bốn trang trại đều không đạt yêu cầu trước khi xử lý, với BOD5 dao động từ 21,28 – 38,08 mg/l Kết quả xử lý bằng hệ thống biogas cho thấy TT1 đạt 1,02 mg/l, TT2 đạt 2,72 mg/l, và TT3 đạt 4,96 mg/l, tất cả đều nằm trong tiêu chuẩn cho phép Riêng TT4 có chỉ tiêu BOD5 là 15,60 mg/l, vượt quá 0,60 mg/l so với tiêu chuẩn Mức độ xử lý của các trang trại lần lượt là TT1: 97,32%; TT2: 89,67%; TT3: 76,69%; và TT4: 58,42%.
Chỉ tiêu COD trước khi xử lý của bốn trang trại nằm trong khoảng 30,40 – 54,40 mg/l, đáp ứng tiêu chuẩn QCVN 62-2016 dưới 300 mg/l, nhưng vượt quá tiêu chuẩn QCVN 08-2015 dưới 30 mg/l Sau khi xử lý, mẫu nước thải của các trang trại đều đạt tiêu chuẩn QCVN 08-2015 dưới 30 mg/l, với kết quả xử lý lần lượt là 95,59% cho TT1, 82,74% cho TT2, 76,69% cho TT3 và 47,76% cho TT4.
Theo QCVN 08-2015, chỉ tiêu DO trong nước thải phải đạt tối thiểu 4 mg/l Trước khi xử lý, cả bốn trang trại đều không đạt mức cho phép Sau khi xử lý, chỉ số DO của TT1 tăng 2,17 lần, TT2 tăng 2,07 lần, TT3 tăng 1,93 lần và TT4 tăng 1,50 lần Sau quá trình xử lý, chỉ số DO trong nước thải của cả bốn trang trại đều đạt tiêu chuẩn cho phép.
Khả năng giảm thiểu ô nhiễm nước thải chăn nuôi của cỏ Vetiver trong mô hình thí nghiệm
Để cải thiện chất lượng nước và giảm ô nhiễm từ nước thải chăn nuôi tại thị xã Phổ Yên, tỉnh Thái Nguyên, chúng tôi đã nghiên cứu khả năng sinh trưởng của cỏ Vetiver trong nước thải sau bể biogas Qua việc đánh giá hiện trạng và kiểm tra các thông số ô nhiễm trong nước thải từ các trang trại, thí nghiệm được thiết lập dựa trên phương pháp kết hợp giữa xử lý biogas hoặc bể lắng với việc trồng cỏ Vetiver Thí nghiệm được thực hiện trên mẫu nước thải tại TT4, nơi có mức độ ô nhiễm cao nhất, và đã đạt được kết quả khả quan.
3.3.1 Khả năng sinh trưởng phát triển của cỏ Vetiver
Nghiên cứu về khả năng sinh trưởng và phát triển của cỏ Vetiver trong mô hình thí nghiệm cho thấy cỏ có khả năng sinh trưởng tốt Sự phát triển này được thể hiện qua các chỉ tiêu tăng trưởng như tỷ trọng sinh khối, chiều dài rễ và chiều cao thân lá của cỏ Vetiver, được ghi nhận tại các lô thí nghiệm trong suốt thời gian nghiên cứu (bảng 3.8).
Bảng 3.8 Khả năng sinh trưởng phát triển của cỏ Vetiver trong ba tháng thí nghiệm
Nội dung Đầu vào của hố thu Đầu ra hệ thống biogas
Kênh nước gần trang trại Sinh khối (g)
Chiều cao thân lá (cm)
Kết quả hình 3.8 cho thấy, sau 1 tháng tại ba vị trí khác nhau cho kết quả sinh trưởng của cỏ Vetiver cũng khác nhau
Sinh khối ban đầu của cỏ Vetiver ở ba khu vực thí nghiệm là 9,00 g, đảm bảo tính đồng đều Sau một tháng, cỏ trồng gần kênh nước đạt sinh khối thấp nhất là 13,75 g, trong khi cỏ Vetiver tại đầu ra hệ thống biogas có sinh khối cao hơn 15,86 g Đặc biệt, cỏ Vetiver đạt sinh khối cao nhất ở đầu vào của bể lắng với 17,65 g Kết quả cho thấy cỏ Vetiver thích nghi tốt với môi trường nước thải và khả năng sinh trưởng của cây phát triển theo các điều kiện môi trường khác nhau.
Chiều dài rễ ban đầu của cỏ Vetiver khi trồng ở các vị trí nước khác nhau dao động từ 9,47 đến 9,49 cm Sau một tháng, chiều dài rễ được đo lại tại các vị trí đầu vào của bể lắng, đầu ra hệ thống biogas và kênh nước gần trang trại lần lượt là 19,01 cm, 19,89 cm và 20,51 cm Kết quả cho thấy, rễ cỏ Vetiver phát triển ngắn hơn ở đầu vào do giá trị dinh dưỡng cao, trong khi sinh khối ở đầu vào cũng cao hơn so với đầu ra và kênh nước gần trang trại.
Chiều cao thân lá ban đầu của cỏ Vetiver ở ba khu vực thí nghiệm tương đương nhau, dao động trong khoảng 13,49 – 13,50 cm Sau một tháng trồng, chiều cao cỏ Vetiver ở đầu vào bể lắng đạt 29,92 cm, tăng 16,43 cm Ở đầu ra bể lắng, chiều cao đạt 28,54 cm, tăng 15,05 cm, trong khi chiều cao thân lá ở kênh nước gần trang trại thấp nhất, chỉ đạt 27,40 cm, tăng 13,91 cm.
Nghiên cứu cho thấy cỏ Vetiver phát triển tốt nhất trong môi trường bể lắng, tiếp theo là bể biogas và cuối cùng là kênh nước Mặc dù nồng độ ô nhiễm trong nước thải chưa xử lý có thể ảnh hưởng đến sự phát triển của cỏ Vetiver, nhưng các chỉ tiêu như COD, DO và TSS trong nước thải hiện tại ở mức bình thường, tạo điều kiện thuận lợi cho sự sinh trưởng của cây Cỏ Vetiver phát triển mạnh trong môi trường có nồng độ COD từ 790 – 810 mg/l Nguồn dinh dưỡng từ nước thải chăn nuôi lợn với hàm lượng N, P cao hỗ trợ sự phát triển của cây, trong khi các chất ô nhiễm như COD và TSS có thể ức chế Phân tích cho thấy nước thải từ hố thu là môi trường tốt nhất cho cỏ Vetiver, tiếp theo là nước thải sau biogas và cuối cùng là kênh nước gần trang trại Theo nghiên cứu của Nguyễn Tuấn Phong và Dương Thúy Hoa (2004), cỏ Vetiver có thể tăng trưởng đáng kể về khối lượng tươi (96%), chiều dài lá (135%) và chiều dài rễ (85%), kết quả của chúng tôi cũng cho thấy sự phát triển tương tự.
3.3.2 Khả năng cải thiện chất lượng nước của cỏ Vetiver
3.3.2.1 Khả năng cải thiện chất lượng nước tại đầu vào hố thu của cỏ Vetiver
Kết quả phân tích cho thấy hàm lượng các thông số ô nhiễm khi trồng cỏ Vetiver để xử lý nước thải tại đầu vào hố thu của trang trại lợn có sự cải thiện đáng kể.
Bảng 3.10 Khả năng cải thiện chất lượng nước thải chăn nuôi lợn tại đầu vào hố thu của cỏ Vetiver
TT Chỉ tiêu Đơn vị QCVN
Hình 3.4 Sự thay đổi giá trị hàm lượng các thông số ô nhiễm khi trồng cỏ Vetiver
Kết quả từ bảng 3.8 và hình 3.4 cho thấy độ pH trung bình của các mẫu tại hố thu là 5,23, không đạt tiêu chuẩn cho phép Tuy nhiên, sau khi áp dụng cỏ Vetiver, nồng độ pH đã tăng lên 6,12, đáp ứng tiêu chuẩn của QCVN 08-2015 và QCVN 62-2016.
Trước khi trồng cỏ Vetiver, chỉ số BOD5 là 37,52 mg/l, không đạt tiêu chuẩn QCVN 08-2015 Sau khi trồng, chỉ số này giảm xuống còn 23,14 mg/l, mặc dù vẫn chưa đạt tiêu chuẩn, nhưng đã giảm được 1,62 lần.
Trước khi trồng cỏ Vetiver, chỉ số COD là 53,60 mg/l, nhưng sau khi trồng, chỉ số này giảm xuống còn 41,89 mg/l So với lô đối chứng, chỉ số BOD5 trước khi trồng cỏ cao gấp 10,31 lần và sau khi trồng vẫn cao gấp 8,06 lần, mặc dù vẫn vượt quá tiêu chuẩn cho phép.
Trước khi trồng cỏ Vetiver, chỉ số DO là 2,98 mg/l, không đạt tiêu chuẩn QCVN 08-2015 Sau khi trồng, chỉ số DO đã tăng lên 3,36 mg/l, nhưng vẫn chưa đạt mức quy định cho phép.
Chỉ số TSS của mẫu nước trước khi trồng cỏ là 98,00 mg/l so với QCVN -
Kết quả chỉ số TSS sau khi trồng cỏ là 76,12 mg/l, tuy nhiên vẫn chưa đạt tiêu chuẩn theo QCVN 08-2015.
Tổng N của mẫu nước tại đầu ra hệ thống biogas trước khi trồng cỏ là 134,62 mg/l, mặc dù nằm trong tiêu chuẩn cho phép theo QCVN 62-2016, nhưng vẫn ở mức cao Sau khi trồng cỏ, chỉ tiêu tổng N trong mẫu nước đã giảm xuống còn 102,41 mg/l, thấp hơn so với lô đối chứng là 38,98 mg/l.
Trước khi trồng cỏ, tổng P của mẫu nước tại kênh gần trang trại là 1,22 mg/l, không đạt tiêu chuẩn QCVN 08-2015 Sau khi sử dụng cỏ Vetiver để xử lý, mức tổng P giảm xuống còn 1,03 mg/l, tuy nhiên vẫn cao hơn 0,73 mg/l so với tiêu chuẩn cho phép.
Chỉ tiêu coliform trong mẫu nước trước khi trồng cỏ đạt 14x10^3 MPN/100ml, vượt quá tiêu chuẩn quy định Sau khi sử dụng cỏ Vetiver, chỉ tiêu này đã giảm xuống còn 8x10^3, tuy nhiên vẫn cao hơn mức cho phép theo quy chuẩn.