Chăn nuôi được xác định là một trong những ngành sản xuất tạo ra một lượng chất thải nhiều nhất ra môi trường. Chất thải chăn nuôi là một tập hợp phong phú bao gồm các chất ở tất cả các dạng rắn, lỏng hay khí phát sinh trong quá trình chăn nuôi, lưu trữ, chế biến hay sử dụng chất thải.
Các chất thải chăn nuôi được phát sinh từ nhiều nguồn: Chất thải của bản thân gia súc, gia cầm như phân, nước tiểu, lông, vảy da và các phủ tạng loại thải của gia súc, gia cầm...; nước thải từ quá trình tắm gia súc, rửa chuồng hay rửa dụng cụ và thiết bị chăn nuôi, nước làm mát hay từ các hệ thống dịch vụ chăn nuôi…; thức ăn thừa, các vật dụng chăn nuôi, thú y bị loại ra trong quá trình chăn nuôi; bệnh phẩm thú y, xác gia súc, gia cầm chết; bùn lắng từ các mương dẫn, hố chứa hay lưu trữ và chế biến hay xử lý chất thải (Bùi Hữu Đoàn, 2011).
Trong đó, phân thải, nước tiểu và nước rửa chuồng từ các chuồng nuôi là những nguồn thải chính từ chăn nuôi gây ô nhiễm môi trường xung quanh. Đặc trưng cơ bản của nước thải chăn nuôi là có hàm lượng chất rắn lơ lửng (TSS), chất hữu cơ (thể hiện bởi COD và BOD5), các hợp chất nitơ (NH4-N và N-Tổng) rất cao (Lương Đức Phẩm, 2009; Lâm Vĩnh Sơn và Nguyễn Trần Ngọc Phương, 2011). Trong một số loài vật nuôi, hàm lượng chất hữu cơ và chất dinh dưỡng của nước thải chăn nuôi bò thịt và bò sữa cao hơn nhiều lần so với chăn nuôi lợn, gà, thể hiện qua Bảng 2.2:
Bảng 2.2. Đặc trưng nước thải của một số loài vật nuôi Loại vật
nuôi
Thể tích nước thải (m3/con
/năm)
BOD5
(kg/con /năm)
TSS (kg/con
/năm)
T-N (kg/con
/năm)
T-P (kg/con
/năm)
Bò thịt 8,0 164,0 1.204 43,8 11,3
Bò sữa 15,6 228,5 1.533 82,1 12,0
Lợn 14,6 32,9 73 7,3 2,3
Gà 2,9 19,2 169 2,5 1,24
Nguồn: Alexander P. Economopoulos (1993) Nước thải chuồng trại của các loài nuôi khác nhau có độ ô nhiễm khác nhau vì các thành phần dinh dưỡng trong phân khác nhau. Phân thải của các loại vật nuôi có chứa nhiều các hợp chất của nitơ, photpho nên có khả năng gây ô nhiễm môi trường nhanh chóng khi thải bỏ ra ngoài môi trường. Thành phần chính trong phân thải của một số vật nuôi được trình bày trong Bảng 2.3:
Bảng 2.3. Thành phần chính trong phân tươi của một số loài vật nuôi (giá trị trung bình)
Loài nuôi Độ ẩm (%) N (%) P2O5 (%) K2O (%)
Bò thịt 85 0,5 0,2 0,5
Bò sữa 85 0,7 0,5 0,5
Gia cầm 72 1,2 1,3 0,6
Lợn 82 0,5 0,3 0,4
Dê, cừu 77 1,4 0,5 0,2
Nguồn: C. H. Burton and C. Turner (1998) Trên thực tế, phân thải của các loại vật nuôi thường được trộn lẫn cùng với nước tiểu và nước rửa chuồng trại. Do đó, nồng độ các tạp chất trong nước thải chuồng trại thường cao hơn từ 50-150 lần so với nước thải đô thị, nồng độ các hợp chất nitơ nằm trong khoảng 1.500-15.200 mg/L, của photpho là từ 70-1.750 mg/L (A. Muder and M. Maurer, 2003).
Mức độ ô nhiễm môi trường chăn nuôi phụ thuộc vào khối lượng nước thải và phân thải phát sinh thải ra ngoài môi trường. Đã có nhiều nghiên cứu về tính toán hệ số phát thải chất thải chăn nuôi. Trong đó, hệ số phát thải nhanh được sử dụng tính toán cơ bản phổ biến là hệ số thực nghiệm của Cục Chăn nuôi:
Bảng 2.4. Hệ số phát thải phân của gia súc, gia cầm STT Loại vật nuôi Định mức CTR (Kg/con/ngày)
1 Trâu 15
2 Bò 10
3 Lợn 2
4 Gia cầm 0,2
5 Dê cừu 1,5
Nguồn: Nguyễn Quỳnh Hoa và Nguyễn Thanh Sơn (2011) Hiện nay, đã có thêm nhiều công trình nghiên cứu về hệ số phát thải với độ chính xác cao. Tiêu biểu trong số đó có kết quả nghiên cứu của Vũ Đình Tôn và cs. (2010) được tiến hành tại một trang trại chăn nuôi lợn đại diện ở Hưng Yên từ tháng 10/2008 – 8/2009 đã đưa ra hệ số phát thải riêng đối với từng loại lợn theo từ giai đoạn sinh trưởng, phát triển khác nhau:
Bảng 2.5. Hệ số thải phân của các loại lợn
Loại lợn Số lần
đo
Lượng phân thải ra (kg/con/ngày)
X ± mx
Sau cai sữa-15kg 48 0,25 ± 0,007
Từ 15 - 30 kg 48 0,47 ± 0,004
Từ 30 - 60 kg 48 0,80 ± 0,002
Từ 60 kg - xuất bán 48 1,07 ± 0,013
Nái chửa kỳ I và chờ phối 48 0,80 ± 0,001
Nái chửa kỳ II 48 0,88 ± 0,011
Nái nuôi con 48 1,62 ± 1,573
Nguồn: Vũ Đình Tôn và cs. (2010) Đối chiếu với các công trình nghiên cứu khoa học khác về hệ số tính toán phát thải phân lợn cho thấy công trình nghiên cứu của Vũ Đình Tôn có kết quả tương tự. Theo Lochr (1984), lượng phân thải ra hàng ngày bằng 6-8% khối lượng cơ thể lợn; còn Hill và Tollner (1982), lượng phân thải ra trong một ngày đêm của lợn có khối lượng dưới 10 kg là 0,5 – 1 kg, từ 15 – 40 kg là 1 – 3 kg phân, từ 45 – 100 kg là 3 – 5 kg (trích dẫn theo Lê Thanh Hải, 1997). Theo Vincent Porphyre và Nguyễn Quế Côi (2006), lợn nái ngoại thải từ 0,94 đến 1,79 kg/ngày, lợn thịt từ 0,6 đến 1,0 kg/ngày tuỳ theo các mùa khác nhau. Kết quả công trình nghiên cứu của Vũ Đình Tôn và cộng sự gần nhất với nghiên cứu của
hai tác giả Vincent Porphyre và Nguyễn Quế Côi (2006). Do vậy, hệ số phát thải phân lợn từ công trình nghiên cứu Vũ Đình Tôn và cs. sẽ được sử dụng để tính toán ước tính nguồn thải chăn nuôi trong phần kết quả nghiên cứu của đề tài này.
Từ hệ số phát thải nhanh của Cục Chăn nuôi, có thể ước tính lượng chất thải rắn chăn nuôi phát sinh trên cả nước và Hà Nội. Theo đó, từ năm 2010 đến năm 2012, số lượng vật nuôi cả nước có xu hướng giảm kéo theo lượng chất thải rắn chăn nuôi cũng giảm dần (Bảng 2.6).
13
Bảng 2.6. Ước tính lượng chất thải rắn chăn nuôi giai đoạn năm 2010 - 2012
Loại vật nuôi
Số lượng (1000 con) Định mức CTR (Kg/con/ngày)
Tổng chất thải (tấn/ng
2010 2011 2012 2010
Trâu 2.877,0 2.712,0 2.627,8 15 43.155,0
Bò 5.808,3 5.436,6 5.194,2 10 58.083,0
Lợn 27.373,3 27.056,0 26.493,9 2 54.746,6
Gia cầm 300.500,0 322.600,0 308.500,0 0,2 60.100,0
Dê cừu 1.288,4 1267,8 1.343,6 1,5 1.932,6
Tổng 218.017,2
Nguồn: Tổng cục Thống k
Trên địa bàn Hà Nội, lượng chât thải phát sinh từ chăn nuôi hàng ngày rất lớn vào khoảng 9,47 nghìn tấn/ngày (Bảng 2.7). Trong đó, lượng chất thải phát sinh lớn nhất từ chăn nuôi gia cầm (khoảng 4,65 nghìn tấn/ngày), tiếp đến là lợn (khoảng 2,75 nghìn tấn/ngày), trâu bò (khoảng 2,07 nghìn tấn/ngày).
Bảng 2.7. Ước tính lượng chất thải rắn chăn nuôi Hà Nội năm 2012
Loại vật nuôi
Số lượng (1000 con)
Định mức Chất thải rắn (Kg/con/ngày)
Tổng chất thải (Tấn/ngày)
Trâu Bò 165,9 12,5 2.074,0
Lợn 1.377,1 2 2.754,1
Gia cầm 23.228,0 0,2 4.645,6
Tổng cộng 9.473,7
Nguồn: Sở Nông nghiệp và Phát triển nông thôn Hà Nội (2013) Với khối lượng chất thải phát sinh lớn như trên nếu không được quản lý và xử lý triệt để sẽ gây sức ép lớn đến môi trường tại các khu chăn nuôi và các vùng lân cận.