ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM
o0o

CHU THỊ HƯƠNG LY

Tên đề tài:

ĐÁNH GIÁ TÌNH HÌNH Ô NHIỄM MÔI TRƯỜNG DO NƯỚC THẢI
CHĂN NUÔI GIA SÚC VÀ HIỆU QUẢ CỦA MÔ HÌNH
HẦM BIOGAS TRÊN ĐỊA BÀN XÃ HOÀNG LÂU,
HUYỆN TAM DƯƠNG, TỈNH VĨNH PHÚCKHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC Hệ đào tạo : Liên thông
Chuyên ngành : Khoa học Môi trường
Khoa : Môi trường
Khóa học : 2013 – 2015 Thái Nguyên, năm 2014 LỜI CẢM ƠN
Lời đầu tiên cho phép em được gửi lời cảm ơn chân thành đến Ban Giám
hiệu trường Đại học Nông lâm Thái Nguyên, Ban Chủ nhiệm khoa Môi trường,
các thầy giáo, cô giáo đang giảng dạy trong trường và khoa đã dạy dỗ và truyền

Bảng 2.3. Số lượng đàn gia súc ở Việt Nam các năm 21

Bảng 2.4. Lượng chất thải hàng ngày của động vật theo% khối lượng cơ thể 22

Bảng 2.5. Lượng phân thải ra ở gia súc, gia cầm hàng ngày 23

Bảng 2.6. Thành phần hoá học của phân lợn từ 70 – 100 kg 24

Bảng 2.7. Tổng lượng nước thải chăn nuôi gia súc giai đoạn 2009 – 2011 25

Bảng 4.1. Tăng trưởng kinh tế giai đoạn 2001– 2010 34

Bảng 4.2. Chuyển dịch cơ cấu kinh tế xã Hoàng Lâu giai đoạn 2005-2010 34

Bảng 4.3. Giá trị sản xuất của ngành chăn nuôi (2011 – 2013) 35

Bảng 4.4. Quy mô chăn nuôi xã Hoàng Lâu qua các năm 37

Bảng 4.5. Hiệu quả xử lý chất thải (tươi) chăn nuôi của các hộ điều tra 38

Bảng 4.6. Tổng lượng phân gia súc, gia cầm thải ra ở xã qua các năm 40

Bảng 4.7. Đặc điểm của nước thải chăn nuôi gia súc của các cơ sở chăn nuôi trên
địa bàn xã 41

Bảng 4.8. Chất lượng môi trường không khí khu vực chăn nuôi 43

Bảng 4.9. Vị trí các điểm lấy mẫu nước mặt 44

Bảng 4.10. Kết quả phân tích chất lượng nguồn nước mặt 44


Hình 4.6. Hàm lượng TSS trước và sau hầm biogas 58

Hình 4.7. Hàm lượng BOD5 trước và sau hầm biogas 59

Hình 4.8. Hàm lượng COD trước và sau hầm biogas 59

Hình 4.9. Hàm lượng tổng N trước và sau hầm biogas 60

Hình 4.10. Hàm lượng tổng P trước và sau hầm biogas 60

Hình 4.11. Tổng số coliform của nước thải trước và sau hầm biogas 61

Hình 4.12. Đánh giá của người dân về mùi gas khi sử dụng hầm biogas 63

Hình 4.13. Khó khăn khi xây dựng hầm biogas 68
DANH MỤC KÝ HIỆU VIẾT TẮT

BQ Bình quân
ĐBSH Đồng bằng sông Hồng
ĐHNN Đại học Nông nghiệp Hà Nội
ĐVT Đơn vị tính
KSH Khí sinh học
FAO Tổ chức nông lâm thế giới
LPG Khí hóa lỏng
MPN Mật độ vi khuẩn
NN&PTNT Nông nghiệp và phát triển nông thôn


2.1. Cơ sở khoa học của đề tài 12

2.1.1. Khái niệm và thành phần biogas sinh học 12

2.1.1.1 Khái niệm 12

2.1.1.2 Thành phần 12

2.1.2. Tính chất của khí sinh học 13

2.1.3. Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của biogas sinh học 14

2.1.4. Nguyên liệu để sản xuất khí sinh học 16

2.2. Cơ sở pháp lý của đề tài 17

2.3. Tình hình chăn nuôi và sử dụng công nghệ biogas trên thế giới và Việt Nam18

2.3.1. Tình hình chăn nuôi trên thế giới và ở Việt Nam 18

2.3.1.1 Tình hình chăn nuôi 18

2.3.1.2. Tình hình phế thải của ngành chăn nuôi ở Việt Nam 21

2.3.2. Lịch sử phát triển của công nghệ biogas 26

PHẦN 3: ĐỐI TƯỢNG,NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU . 29

3.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu 29


4.2. Tình hình phát triển chăn nuôi và thực trạng môi trường khu vực chăn nuôi xã
Hoàng Lâu. 35

4.2.1 Tình hình phát triển chăn nuôi trên địa bàn xã 35

4.2.2. Công tác quản lý chất thải chăn nuôi ở nông hộ và áp lực của chất thải chăn
nuôi đến môi trường 37

4.2.2.1. Công tác quản lý chất thải chăn nuôi ở nông hộ 37

4.2.2.2. Áp lực của chất thải chăn nuôi ở xã Hoàng Lâu đến môi trường 39

4.2.3.Thực trạng môi trường khu vực chăn nuôi 42

4.2.3.1. Môi trường không khí 42

4.2.3.2. Môi trường nước 43

4.3. Tình hình phát triển, vận hành và hiệu quả của hầm biogas ở nông hộ. 45

4.3.1. Tình hình phát triển mô hình hầm biogas trên địa bàn xã 45

4.3.2.Công tác vận hành hầm biogas ở nông hộ 47

4.3.3. Đánh giá hiệu quả của mô hình hầm biogas 50

4.3.3.1. Hiệu quả kinh tế 50

4.3.3.2. Hiệu quả xã hội 53

PHẦN 1
MỞ ĐẦU

1.1. Tính cấp thiết của đề tài
Chăn nuôi là hình thức phổ biến ở các địa phương trong cả nước đặc
biệt là khu vực nông thôn, trong đó có tỉnh Vĩnh Phúc. Chăn nuôi là một trong
hai lĩnh vực quan trọng trong nền nông nghiệp (chăn nuôi, trồng trọt), nó
không những đáp ứng nhu cầu thực phẩm cho tiêu dùng hàng ngày của mọi
người dân trong xã hội mà còn là nguồn thu nhập quan trọng của hàng triệu
người dân hiện nay. Hoàng Lâu là xã thuộc huyện Tam Dương tỉnh Vĩnh
Phúc có dân số nông thôn chiếm tỉ lệ cao (chiếm tới 90%). Chăn nuôi ngày
càng chiếm vai trò chủ đạo trong cơ cấu nông nghiệp của tỉnh nói chung và
của huyện nói riêng.
Tuy nhiên, hiện nay trên địa bàn xã hình thức chăn nuôi phổ biến vẫn
theo quy mô hộ gia đình. Việc chăn nuôi nhỏ lẻ trong nông hộ nhất là trong
khu vực dân cư đã gây ra tình trạng ô nhiễm môi trường ngày càng trầm
trọng. Bên cạnh những thành quả kinh tế đem lại không thể phủ nhận của
chăn nuôi, vấn đề vệ sinh môi trường chăn nuôi và hệ luỵ của chúng tới môi
trường, nguy cơ lây lan dịch bệnh và ảnh hưởng tới sức khoẻ của dân cư sống
gần nguồn thải, làm giảm sức đề kháng vật nuôi, tăng tỷ lệ mắc bệnh, giảm
năng suất và hiệu quả kinh tế Sức đề kháng của gia súc giảm sút sẽ là nguy

- Đánh giá tổng quan tình hình ô nhiễm môi trường do nước thải chăn
nuôi gia súc trên địa bàn xã hiện nay. Xây dựng cơ sở dữ liệu phục vụ công
tác quản lý môi trường.
- Đánh giá hiệu quả kinh tế - môi trường, lượng hoá được lợi ích – chi
phí mà biogas mang lại.
- Đề xuất các giải pháp cải thiện chất lượng môi trường chăn nuôi, sử dụng
tiết kiệm năng lượng, phát triển hệ thống hầm biogas trong thời gian tới, nâng cao
nhận thức cho người dân trong quản lý, vận hành và sử dụng hầm biogas.
1.2.2. Yêu cầu
- Điều tra tình hình chăn nuôi gia súc trên địa bàn xã
- Đánh giá, phân tích hiệu quả của hầm biogas
- Đề xuất giải pháp bảo vệ môi trường trong chăn nuôi
1.3. Ý nghĩa của đề tài
1.3.1. Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học
- Vận dụng kiến thức đã học làm quen với thực tế
- Tích luỹ được kinh nghiệm cho công việc khi đi làm
- Nâng cao kiến thức kỹ năng và rút ra kinh nghiệm thực tế phục vụ cho
công tác sau này.
1.3.2. Ý nghĩa thực tiễn
Đánh giá được tình hình hình ô nhiễm môi trường do nước thải chăn
nuôi gia súc và hiệu quả của mô hình hầm biogas quy mô hộ gia đình từ đó
biết được những thuận lợi và khó khăn của người dân khi sử dụng hầm biogas
và đưa ra một số giải pháp nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường do chất thải
thải chăn nuôi.

Bảng 2.1. Thành phần của khí sinh học
Loại khí Tỷ lệ (%) Loại khí Tỷ lệ (%)
Metan CH
4
50 – 70 Hidro H
2
0 – 3
Cacbonic CO
2
30 – 45 Oxy O
2
0 – 3
Nito N
2
0 – 3 Hidro sunfua H
2
S 0 - 3
(Nguồn: Công nghệ khí sinh học quy mô hộ gia đình)
Khí metan (CH
4
): Là thành phần chủ yếu chiếm tỷ lệ cao nhất. Nó cũng
là thành phần chủ yếu của khí gas thiên nhiên (thường chiếm trên 90%). Một
mét khối metan ở áp suất thường có khối lượng 717g. Metan hoá lỏng ở hóa
lỏng ở -162 °C, hóa rắn ở nhiệt độ -183 °C và rất dễ cháy [17].
Khí cacbonic: là thành phần chủ yếu thứ hai của KSH. Khí này không
mùi, không cháy được, không duy trì sự sống, nặng gấp rưỡi không khí, khi tỷ
lệ cao sẽ làm giảm chất lượng của KSH [17].
Khí hidro sunfua: Không màu, có mùi trứng thối, do đó khiến cho KSH
có mùi hôi, giúp chúng ta dễ nhận biết KSH bằng khứu giác. Nồng độ H
2

nc. Ti õy xy ra hai giai on ca quỏ trỡnh lờn men, sn phm to thnh l
khớ biogas.
- B thu lc (b ỏp) l mt b phn cha nguyờn liu ó phõn hu ri
x ra ngoi, ng thi úng vai trũ iu ỏp
(
Nguyn

Th Hoa Lý, 2005) [10].
* Nguyờn lý hot ng
Khi mt lng sinh khi c lu gi trong mụi trng kớn vi ngy s
chuyn húa v sn sinh ra cỏc cht khớ (khớ sinh hc) cú kh nng chỏy c
Mặt đất

Hố thu phân

Bể áp lực
Chẹn đá
ống vào

Cửa thăm

với thành phần chính là mêtan (CH
4
) và cacbondioxide (CO
2
). Quá trình này
được gọi là quá trình lên men kỵ khí hay quá trình sản xuất khí metan sinh học
(Nguyễn Quang Khải, 2009) [9].
Trong quá trình lên men, phần sinh khối phân rã và chất thải động vật
sẽ được các vi sinh vật kỵ khí, nấm và vi khuẩn chuyển hóa thành các hợp

cơ yếu thành các sản phẩm sau: Hidro, H
2
O, CO
2
; Axit acetic CH
3
COOH.

Protein
Cacbonhydrat
Chất béo

Axit acetic
Axit
HC yếu
Rượu
Axit acetic
Biogas
CH
4

và CO
2

1 2 3
* Giai đoạn tạo CH
4

Trong giai đoạn cuối cùng của quá trình chuyển hóa, axit acetic được
hình thành ở bước 1 và 2 sẽ chuyển hóa thành CH

tiểu) của gia súc, gia cầm và chất thải của người,…
Các loại chất thải này đã được xử lý sơ bộ trong bộ máy tiêu hoá của
động vật nên dễ phân giải và nhanh chóng tạo khí sinh học. Tuy vậy, thời gian
phân giải của phân dài (khoảng 2 – 3 tháng), tổng sản lượng khí thu được từ 1
kg phân không lớn. Chất thải của gia súc như trâu, bò, lợn phân giải nhanh
hơn chất thải của gia cầm và chất thải của người, nhưng sản lượng khí của
chất thải gia cầm và chất thải người lại cao hơn.
- Nguyên liệu có nguồn gốc thực vật: Các nguyên liệu thực vật gồm lá cây
và cây thân thảo như phụ phẩm cây trồng (rơm, rạ, thân lá ngô, khoai, đậu,…), rác
sinh hoạt hữu cơ (rau, quả, lương thực bỏ đi), các loại cây xanh hoang dại (rong,
bèo, các cây phân xanh). Gỗ và thân cây già rất khó phân giải nên không dùng làm
nguyên liệu được.
Nguyên liệu thực vật thường có lớp vỏ cứng rất khó bị phân giải. Để quá
trình phân giải kỵ khí diễn ra được thuận lợi, người ta thường phải xử lý sơ bộ
(cắt nhỏ, đập dập, ủ hiếu khí) trước khi nạp chúng vào hầm biogas để phá vỡ
lớp vỏ cứng và tăng diện tích tiếp xúc cho vi khuẩn tấn công. Thời gian phân
giải của nguyên liệu thực vật thường dài hơn so với chất thải động vật ( Lê
Thoa, 2010) [19].
2.2. Cơ sở pháp lý của đề tài
Luật bảo vệ môi trường 2005
QCVN 40:2011/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về nước thải
công nghiệp
QCVN 05:2009/BTNMT – Quy chuẩn về chất lượng không khí xung quanh.
QCVN 06:2009/BTNMT – Quy chuẩn về một số chất độc hại trong
không khí xung quanh.
QCVN 01-15:2010/BNNPTNT - Quy chuẩn Quốc gia điều kiện trại
chăn nuôi gia cầm an toàn sinh học.
QCVN 08:2008 - Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về chất lượng môi
trường nước mặt
Nghị định số 80/2006/NĐ-CP ngày 09 tháng 8 năm 2006 của Chính phủ

Hình 2.3. Mười nước có sản lượng lợn lớn nhất thế giới năm 2009 (con)
Nguồn: Báo cáo đánh giá kết quả chăn nuôi năm 2010, định hướng năm
2011 và các năm tiếp theo (Bộ NN&PTNT, 2010)
Cũng theo đánh giá FAO, Châu Á sẽ trở thành khu vực sản xuất và tiêu
dùng các sản phẩm chăn nuôi lớn nhất. Chăn nuôi ở Việt Nam, giống như các
nước trong khu vực phải duy trì mức tăng trưởng cao nhằm đáp ứng đủ nhu
cầu tiêu dùng trong nước và từng bước hướng tới xuất khẩu. Trong những
năm gần đây, ngành chăn nuôi Việt Nam đã phát triển đáng kể. Hiện nay,
ngành chăn nuôi nước ta có sản lượng thịt lợn đứng thứ nhất khu vực Đông
Nam Á (chiếm 42,2%), thứ 2 châu Á (chiếm 5%), thứ 6 thế giới (chiếm
2,8%). Sản lượng thịt vịt đứng thứ 2 khu vực Đông Nam Á (chiếm 22,4%).
Trong những năm qua, tốc độ tăng trưởng của nông nghiệp của nước ta đạt
khá, giai đoạn 2006 – 2010 tốc độ chăn nuôi đạt 8,5%/năm, trồng trọt đạt
4,1%/năm ( Đỗ Kim Tuyến, 2010)[18].
Bảng 2.2
.
Tốc độ tăng trưởng nông nghiệp Việt Nam hàng năm
ĐVT: %/năm
Giai đoạn
Ngành
1986-1990 1990-1996

1997-2005 1996-2005

2006-2010

Nông nghiệp khác 3,4 6,0 5,5 5,2 4,1
Trồng trọt 3,4 6,1 5,4 5,2 5,5
Chăn nuôi 3,4 5,8 6,7 5,6 8,5
Dịch vụ 4,1 4,6 2,3 3,6 4,2

(nghìn con)

Lợn
(nghìn con)

Gia cầm
(triệu con)

2000

2.897,2 4.127,9 126,5 543,9 20.193,8 196,1
2001

2.807,9 3.988,7 113,4 571,9 21.800,1 218,1
2002

2.814,5 4.062,9 110,9 621,9 23.169,5 233,3
2003

2.834,9 4.394,4 112,5 780,4 24.884,6 254,6
2004

2.869,8 4.907,7 110,8 1022,8 26.143,7 218,2
2005

2.922,2 5.540,7 110,5 1314,1 27.435,0 219,9
2006

2.921,1 6.510,8 87,3 1525,3 26.855,3 214,6
2007

O) làm trái đất nóng lên, ngoài ra còn làm rối
loạn độ phì của đất, gây phì dưỡng, ô nhiễm đất và ô nhiễm nguồn nước (Đào
Lệ Hằng, 2011) [5].
Khối lượng chất thải rắn trong chăn nuôi ước tính khoảng hơn 85 triệu
tấn mỗi năm nhưng chỉ khoảng 40% số này được xử lý, còn lại là xả thẳng
trực tiếp ra môi trường. Phương pháp xử lý chất thải rắn còn đơn giản, phân
gia súc chủ được sử dụng để ủ phân bón ruộng, một phần sử dụng cho hầm
biogas. (Đào Lệ Hằng, 2011) [5].
Chất thải chăn nuôi chia ra thành 3 nhóm: chất thải rắn, chất thải lỏng,
tiếng ồn và khí thải (Đào Lệ Hằng, 2011) [5].
a, Chất thải rắn
Là những thành phần từ thức ăn nước uống mà cơ thể gia súc không
hấp thụ được và thải ra ngoài cơ thể. Chất thải rắn chăn nuôi lợn có độ ẩm từ
56 - 83% (Bùi Hữu Đoàn, 2011) [2].
* Lượng phân:
Số lượng chất thải trên một đầu động vật phụ thuộc vào khối lượng cơ
thể và chế độ dinh dưỡng. Lượng chất thải tính theo % khối lượng vật nuôi
như sau:
Bảng 2.4. Lượng chất thải hàng ngày của động vật theo% khối lượng cơ thể
Động vật

Lượng chất thải theo % khối lượng cơ thể

Lượng phân tươi
(kg/ngày)
Phân

Nước tiểu
Bò 5


Bò thịt (400kg) 25 13
Lợn nái (200kg) 16 9
Lợn thịt (50kg) 3,3 9
Cừu 3,9 32
Gà tây 0,4 25
Gà đẻ 0,12 25
Gà thịt 0,1 21
(Nguồn: Giáo trình quản lý chất thải chăn nuôi, ĐHNN)
Theo Bộ NN&PTNT (2013), nếu với mức thải trung bình 1,5 kg phân
lợn/con/ngày; 15kg phân trâu, bò/con/ngày; 0,5kg phân dê/con/ngày và 0,2 kg
phân gia cầm/con/ngày thì hàng năm với tổng đàn vật nuôi trong cả nước thì
riêng lượng phân phát thải trung bình đã hơn 85 triệu tấn mỗi năm. Lượng
phân này phân hủy tự nhiên nếu không được xử lý sẽ gây ô nhiễm nặng nề
đất, nước và không khí do phát thải nhiều khí độc như CO
2
, CH
4
(còn gây
hiệu ứng nhà kính),
Thành phần các chất trong phân gia súc, gia cầm phụ thuộc vào nhiều
yếu tố khác nhau như: Thành phần dưỡng chất của thức ăn và nước uống; độ
tuổi; tình trạng sức khỏe vật nuôi,…
Bảng 2.6. Thành phần hoá học của phân lợn từ 70 – 100 kg
Đặc tính Đơn vị Giá trị
pH - 6,47 – 6,95
Vật chất khô g/kg 213 – 342
NH
4
-N g/kg 0,66 – 0,76
N tổng g/kg 7,99 – 9,32

cũng rất cao. Theo Bộ NN&PTNT (2013) hàng năm đã có tới khoảng 36 triệu
tấn nước tiểu vật nuôi được thải ra, chưa kể hàng chục triệu tấn nước thải sau
tắm và rửa chuồng trại nữa.
Bảng 2.7. Tổng lượng nước thải chăn nuôi gia súc giai đoạn 2009 – 2011
ĐVT: Triệu tấn
Năm
Tổng lượng nước thải
Tổng cộng
Lợn Trâu Bò
2009 8,06 9,49 20,03 37,58
2010 7,99 9,55 19,41 36,95
2011 8,11 9,62 18,29 36,02
(Nguồn: Tạp chí 01/2013, Xúc tiến thương mại, Bộ NN&PTNT)
c) Khí thải và tiếng ồn
Đối với ô nhiễm khí và tiếng ồn thì ngành chăn nuôi đóng góp khá tích cực.
Chăn nuôi là một ngành sản xuất tạo ra nhiều loại khí thải nhất, có tới trên 170
chất khí có thể sinh ra từ chăn nuôi, điển hình là các khí CO
2
, CH
4
, NH
3
,
NO
2
,N
2
O, NO, H
2
S, indol, schatol mecaptan…và hàng loạt các khí gây mùi khác.