Đề tài Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải chăn nuôi của ba loại thực vật thủy sinh: lục bình, rau ngỗ, bèo cám

Bài báo cáo Đề tài: NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI CỦA BA LOẠI THỰC VẬT THỦY SINH: LỤC BÌNH, RAU NGỖ, BÈO CÁM 1. Lý do chọn đề tài: Nước là nguồn tài nguyên rất cần thiết cho sự sống. Ngày nay do nhu cầu sử dụng nước ngày càng tăng, một lượng lớn nước thải xả vào nguồn nước mặt. Trong môi trường sống nói chung, vấn đề bảo vệ và cung cấp nước sạch là vô cùng quan trọng. Đồng thời với việc bảo vệ và cung cấp nước sạch, việc thải và xử lý nước thải trước khi đổ vào nguồn là một vấn đề bức xúc đối với toàn thể loài người. Quá trình công nghiêp hóa, hiện đại hóa làm cho đời sống của người dân ngày càng cải thiện và qui mô dân số ngày càng lớn. Để đáp ứng nhu cầu thực phẩm thì ngành chăn nuôi ngày càng phát triển, đồng thời sẽ có một lượng lớn nước thải từ hoạt động chăn nuôi thải ra làm cho môi trường làm cho môi trường ngày càng ô nhiễm hơn. Chính vì thế, việc tìm kiếm những giải pháp thích hợp nhằm kiểm soát , hạn chế và xử lý ô nhiễm là vấn đề đang được quan tâm hàng đầu hiện nay. Và một trong những biện pháp xử lý môi trường có hiệu quả là biện pháp sinh học,trong đó có biện pháp xử lý bằng thực vật thủy sinh.Đây là một trong những biện pháp xử lý môi trường nước thải thân thiện với môi trường, có hiệu quả kinh tế cao,giá thành xử lý thấp và thao tác tiến hành đơn giản dễ áp dụng….. Thực vật thủy sinh đóng vai trò quan trọng trong xử lý nước thải, là tác nhân làm sạch nước tự nhiên. Cây thủy sinh có trong nước sẽ làm thay đổi đặc điểm hóa học của nước thải, có tác dụng làm các chất dinh dưỡng trong nước chuyển đổi.  Nhờ có thể hô hấp bình thường, lại có “thức ăn để ăn”, nên thực vật thuỷ sinh có thể sống lâu dài trong nước mà không bị thối rữa. Chính vì những lý do trên, mà nhóm đã chọn “ Xử lý nước chải Chăn nuôi bằng thực vật thủy sinh ’’ làm Đề tài nghiên cứu 2. Tổng quan tài liệu: Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 5980-1995 và ISO 6107/1-1980: nước thải là nước đã thải ra sau khi đã được sử dụng hoặc được tạo ra trong một quá trình công nghệ và không còn giá trị trực tiếp đối với quá trình đó nữa. Nước thải là nước đã dùng trong sinh hoạt, sản xuất hoặc chảy qua vùng đất bị ô nhiễm. Phụ thuộc vào điều kiện hình thành nước thải được chia thành: nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp, nước thải tự nhiên và nước thải đô thị. Nước thải sinh hoạt là nước thải từ các khu dân cư, khu hoạt đông thương mại, công sở, trường học hay các cơ sở khác. Chúng chứa 58% chất hữu cơ và 42% chất khoáng. Đặc điểm cơ bản của nước thải là có hàm lượng cao các chất hữu cơ khong bền sinh học (cacbonhydrat, protêin, mỡ),chất dinh dưỡng(nitơ, phot pho), vi trùng, các chất rắn và mùi Nước thải công nghiệp là nước thải từ các nhà máy dang hoạt động sản xuất. Trong quá trình công nghệ các nguồn nước thải được phân chia thành: - Nước hình thành do các phản ứng hóa học. - Nước ở dạng ẩm tự do và trong liên kết nguyên liệu và chất ban đầu được tách ra trong qua trình chế biến. - Nước rửa nguyên liệu, sản phẩm thiềt bị. - Nước hấp thụ, nước làm nguội. Nước thải tự nhiên: nước mưa. Nước thải đô thị là thuật ngữ dùng để chỉ nước trong hệ thống cống thoát của một thành phố. Đó là hỗn hợp các loại nước thải trên. Nước thải chăn nuôi là nước thải được thải ra từ hoạt động chăn nuôi. Nước thải phát sinh từ trại chăn nuôi chủ yếu là từ khâu vệ sinh và chuồng trại chứa phân, nước tiểu, thức ăn thừa,… Đặc trưng của nước thải chăn nuôi là ô nhiễm hữu cơ, N, P cao và chứa nhiều vi sinh gây bệnh. Thành phần lý hóa học của nứơc thải: a) Tính chất vật lí của nước thải dựa trên các chỉ tiêu: màu sắc, mùi, nhiệt độ, lưu lượng. b) Tính chất hóa học của nước thải: Các thông số thể hiện tính chất hóa học thường là số lượg các chất hữu cơ, vô cơ: độ kiềm,COD, BOD, các chất khí hòa tan, các hợp chất N,P các chất rắn và nước. Vi khuẩn và các sinh vật trong nước thải: Các vi sinh vật hiện diện trong nước thải bao gồm: vi khuẩn, vi rút, nấm, tảo, nguyên sinh động vật, các loài động và thực vật bậc cao. Tổng quan về thực vật thủy sinh: Thực vật thủy sinh là nhóm thực vật thuộc loài thảo mộc, thân mềm. Quá trình quang hợp của thực vật thủy sinh hoàn toàn giống với các loài thực vật trên cạn. Vật chất có trong nước sẽ được chuyển qua hệ rễ của thưc vật nước và đi lên lá. Lá nhận ánh sáng mặt trời tổng hợp thành chất hữu cơ. Các chất hữu cơ này cùng với các chất khác tổng hợp nên tế bào và tạo ra sinh khối. Thực vật chỉ tiêu thụ các chất vô cơ hòa tan. Vi sinh vật sẽ phân hủy các chất hữu cơ và chuyển chúng thành các chất và hợp chất vô cơ hòa tan để thực vât có thể sử dụng chúng để tiến hành trao đổi chất.Quá trình vô cơ hóa bởi vi sinh vật trong nước và quá trình hấp thu chât vô cơ hòa tan bởi thực vật nướctạo ra hiện tượng giảm vật chất có trong nước. Vì vậy người ta ứng dụng thực vật nước để xử lí nước thải Đặc điểm của thực vật a. Lục bình: Là cây thân thảo, trôi nổi trên mặt nước. Thân gồm một cái trục mang nhiều lóng ngắn và những đốt mang rễ và lá. Lục bình là một trong các thực vật nước có tốc độ tăng trưởng nhanh nhất, khả năng cạnh tranh dinh dưỡng và các yếu tố cần thiết cho sự sống của lục bình cao hơn hẳn so với các thực vật nước khác. Trong một thời gian ngắn, lục bình phát triển sinh khối làm kín cả mặt hồ b. Bèo cám:  Bèo cám thuộc họ Lemnaceae là loài thuỷ sinh sống trôi nổi trên mặt nước với mật độ cao, dày đặc trong môi trường nước ngọt giàu dinh dưỡng hoặc nước hơi mặn. Đặc điểm của bèo cám là lá nhỏ không cuống, úp sát vào nhau, có khả năng cố định nitơ tự do trong không khí. c. Rau ngổ Cây thảo sống nổi hay ngập nước, dài hàng mét, phân cành nhiều, có đốt. Thân hình trụ, có rãnh. Lá mọc đối, không cuống, gốc hơi rộng và ôm lấy thân, mép có răng cưa. Cụm hoa dạng đầu, không cuống bao bởi hai lá bắc hình trái xoan tù, màu lục. Hoa cái và hoa lưỡng tính đều sinh sản. Quả bế không có mào lông.  Cây ra hoa từ tháng 11-12 đến tháng 4 năm sau.  3. Phương pháp thí nghiệm. Thí nghiệm một nhân tố là những thí nghiệm chỉ có một nhân tố thay đổi trong lúc các nhân tố khác được giữ nguyên. Như vậy, trong thí nghiệm này loại cây trồng trong nước thải chăn nuôi là nhân tố thay đổi, tất cả các nhân tố khác được áp dụng chung như nhau (ở cùng một mức bắt buộc) cho tất cả các cây. Thí nghiệm thiết kế theo kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên: Một thí nghiệm được thiết kế theo kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên khi các công thức (loại cây thủy sinh trồng trong thí nghiệm) được chỉ định một cách hoàn toàn ngẫu nhiên vào các ô thí nghiệm sao cho mỗi ô thí nghiệm đều có cơ hội như nhau để nhận được bất kì một công thức nào. Theo kiểu sắp xếp này thì bất kì sự khác nhau nào (ngoài nhân tố thí nghiệm) giữa các ô thí nghiệm đều đều được coi là sai số thí nghiệm. Kiểu sắp xếp này chỉ phù hợp khi các ô thí nghiệm hoàn toàn đồng nhất. Trong thí nghiệm này, nhóm tạo các ô thí nghiệm là các thau nhựa có cùng kích thước, thế tích, đổ cùng một lượng nước thải chăn nuôi. Các ô thí nghiệm được đặt trong môi trường đồng nhất. 3.1. Quá trình sắp xếp: Có 3 cách để chỉ định loại cây trồng vào các ô thí nghiệm: + Dùng bảng số ngẫu nhiên + Dùng cỗ bài + Rút thăm. Trong thí nghiệm này, nhóm chọn cách rút thăm để chỉ định loại cây trồng vào các ô thí nghiệm, vì cách này đơn giản và dễ làm 3.2. Xác định tổng số ô thí nghiệm: N = r * t N: tổng số ô thí nghiệm r: số lần nhắc lại của mỗi loại cây trồng (công thức) t: số loại cây thực vậy thủy sinh được trồng trong thí nghiệm cho mỗi lần nhắc lại Trong thí nghiệm này nhóm chọn 3 loại thực vật thủy sinh, và mỗi loại được nhắc lại 4 lần. Tổng số thau thí nghiệm: N=4*3= 12 thau (ô thí nghiệm) 3.3. Chỉ định các công thức vào ô: Chuẩn bị N (12) mẫu giấy, chia mẫu giấy thành t (3) nhóm, các mẫu giấy trong mỗi nhóm có cùng kí hiệu một công thức. Như vậy, trong thí nghiệm này có 4 mẫu mang chữ A, 4 mẫu mang chữ B và 4 mẫu mang chữ C. Trộn lẫn 20 mẫu giấy đã gấp kín trong một hộp. Rút ra mỗi lần một mẫu giấy, đặt vào các ô theo thứ tự từ đầu đến cuối. Mở mảnh giấy ra ta có công thức được chỉ định vào các ô như sau: Sơ đồ bố trí thí nghiệm 3.4. Chọn thông số phân tích: Đánh giá chất lượng nước thải cần dựa vào một số thông số cơ bản, so sánh với các chỉ tiêu cho phép về thành phần hóa học và sinh học đối với từng loại nước sử dụng cho mục đích khác nhau. Các thông số cơ bản để đánh giá chất lượng nước là: độ pH, màu sắc, độ đục, hàm lượng chất rắn, các chất lơ lửng, các kim loại nặng, oxy hòa tan… và đặc biệt là BOD và COD. Ngoài các chỉ tiêu hóa học cần quan tâm tới chỉ tiêu sinh học, đặc biệt là E.coli. 3.5. Tiến hành thí nghiệm: Nước thải chăn nuôi được lấy về sau đó khuấy trộn để đảm bảo tính đồng nhất của nước thải. Tiến hành phân tích các chỉ tiêu vật lý- hóa học của nước thải. Sau đó cho vào 12 ô thí nghiệm một thể tích nước thải chăn nuôi bằng nhau (3lít). Cho vào mỗi ô thí nghiệm một loại cây thủy sinh đã được xác định ở bước chỉ định công thức vào các ô. Để yên trong môi trường 5 ngày, sau đó vớt thực vật thủy sinh ra khỏi ô thí nghiệm, tiến hành phân tích nước trong các ô thí nghiệm và ghi nhận kết quả. 3.6. Xử lý số liệu Từ các kết quả ghi nhận được, tiến hành ước lượng khả năng xử lý nước thải của từng loại thực vật thủy sinh (khả năng xử lý được bao nhiêu %) trong trường hợp n<30 bằng công thức: P(x- t(,df) Sx  x + t(,df) Sx )=1- Tính toán các kết quả phân tích, dùng các phần mềm hỗ trợ như excel, spss,… để đưa ra kết quả thí nghiệm. So sánh kết quả phân tích nước thải sau khi xử lý với quy chuẩn Việt Nam về chất lượng nước mặt. Từ đó đưa ra nhận xét nên dùng loại thực vật nào để xử lý nước thải chăn nuôi để đạt được hiệu quả xử lý cao. 4. Dự kiến kết quả Nước thải sau khi được các loại thực vật thủy sinh xử lí ước tính hàm lượng các chất ô nhiễm sẽ giảm đáng kể. Các chất ô nhiễm trong nước sẽ được các vi sinh vật phân hủy về dạng các chất vô cơ hòa tan giúp các loài thủy sinh hấp thụ để tổng hợp sinh khối làm giảm đáng kể hàm lượng các chất ô nhiễm trong chăn nuôi. Do thực vật thủy sinh sử dụng các chất dinh dưỡng trong nước thải nên sẽ cạnh tranh dinh dưỡng với nhóm vi khuẩn ecoli, colifom làm cho mật số của chúng suy giảm do thiếu thức ăn. Sau quá trình xử lí nước thải sẽ trở nên trong hơn và hàm lượng COD,BOD, Nitơ, Phot pho giảm so với ban đầu