Trong thời gian qua, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của đất nước, bộ
mặt nông thôn cũng có nhiều đổi mới. Hoạt động chăn nuôi đã và đang tạo
nguồn thu nhập chính cho nhiều hộ nông dân. Tuy nhiên, cùng với sự gia tăng
đàn vật nuôi thì tình trạng ô nhiễm môi trường do chất thải chăn nuôi cũng đang
gia tăng. Theo ước tính, có khoảng 40 - 50% lượng chất thải chăn nuôi được xử
lý, số còn lại thải trực tiếp thẳng ra ao, hồ, kênh, rạch.
Để giải quyết vấn đề trên có rất nhiều công nghệ xử lý chất thải chăn
nuôi như xử lý bằng phương pháp vật lý để tách chất thải rắn – lỏng, xử lý bằng
phương pháp sinh học kỵ khí, xử lý bằng phương pháp sinh học hiếu khí,.Hiện
nay công nghệ biogas đã được sử dụng khá rộng rãi. Tuy nhiên, công nghệ
biogas cũng đã bộc lộ những nhược điểm, nước thải sau khi xử lý không đạt tiêu
chuẩn, chưa xử lý được nitơ và phôtpho. Vì vậy nước thải chăn nuôi lợn sau xử
lý biogas cần phải được xử lý tiếp trước khi thải ra môi trường.
Để xử lý bổ sung chất hữu cơ, nitơ và phôtpho trước khi thải vào nguồn
tiếp nhận, công nghệ sinh thái (CNST) sử dụng thực vật thuỷ sinh (TVTS) được
cho là có nhiều ưu điểm so với hệ thống xử lý nước thải thông thường. CNST
thân thiện với môi trường, chi phí thấp, dễ vận hành, đồng thời cũng đạt hiệu
quả xử lý cao và ổn định, nhiều nước trên thế giới đã nghiên cứu sử dụng
phương pháp này.
Việt Nam là quốc gia có triển vọng cho việc ứng dụng CNST sử dụng
TVTS trong xử lý ô nhiễm nước. Tuy nhiên, các nghiên cứu, ứng dụng công
nghệ này hiện nay còn ít được quan tâm và thiếu tính hệ thống, mới dừng lại ở
nghiên cứu thử nghiệm qui mô nhỏ, chưa có nghiên cứu về lựa chọn công nghệ
và xây dựng mô hình triển khai vào thực tiễn đủ độ tin cậy để đưa công nghệ
vào thực tế. Vì vậy đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng thực vật thủy sinh trong xử
lý nước thải chăn nuôi lợn” được thực hiện nhằm góp phần tìm kiếm phương
pháp xử lý nước thải chăn nuôi hiệu quả, phù hợp với điều kiện của Việt Nam
và giảm thiểu ô nhiễm môi trường xung quanh một cách hiệu quả. Đây là con
đường đi khả thi trong phát triển chăn nuôi bề
27 trang |
Chia sẻ: thientruc20 | Lượt xem: 861 | Lượt tải: 0
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Tóm tắt Luận án Nghiên cứu ứng dụng thực vật thủy sinh trong xử lý nước thải chăn nuôi lợn, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
VŨ THỊ NGUYỆT
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG THỰC VẬT THỦY SINH
TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI LỢN
Chuyên ngành: Kỹ thuật môi trường
Mã số : 62 52 03 20
TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG
Hà Nội - 2017
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO VIỆN HÀN LÂM KHOA HỌC
VÀ CÔNG NGHỆ VIỆT NAM
HỌC VIỆN KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ
---------------------------
Công trình được hoàn thành tại Học viện Khoa học và Công nghệ,
Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam
Người hướng dẫn khoa học:
1. TS. Trần Văn Tựa - Viện Công nghệ môi trường
2. GS.TS. Đặng Đình Kim - Viện Công nghệ môi trường
Phản biện 1:
Phản biện 2:
Phản biện 3:
Luận án sẽ được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp
Học viện, họp tại Học viện Khoa học và Công nghệ - Viện Hàn
lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam vào hồi giờ ’,
ngày tháng năm 201.
Có thể tìm hiểu luận án tại:
- Thư viện Học viện Khoa học và Công nghệ
- Thư viện Quốc gia Việt Nam
1
GIỚI THIỆU LUẬN ÁN
1.Tính cấp thiết của đề tài:
Trong thời gian qua, cùng với sự phát triển mạnh mẽ của đất nước, bộ
mặt nông thôn cũng có nhiều đổi mới. Hoạt động chăn nuôi đã và đang tạo
nguồn thu nhập chính cho nhiều hộ nông dân. Tuy nhiên, cùng với sự gia tăng
đàn vật nuôi thì tình trạng ô nhiễm môi trường do chất thải chăn nuôi cũng đang
gia tăng. Theo ước tính, có khoảng 40 - 50% lượng chất thải chăn nuôi được xử
lý, số còn lại thải trực tiếp thẳng ra ao, hồ, kênh, rạch.
Để giải quyết vấn đề trên có rất nhiều công nghệ xử lý chất thải chăn
nuôi như xử lý bằng phương pháp vật lý để tách chất thải rắn – lỏng, xử lý bằng
phương pháp sinh học kỵ khí, xử lý bằng phương pháp sinh học hiếu khí,...Hiện
nay công nghệ biogas đã được sử dụng khá rộng rãi. Tuy nhiên, công nghệ
biogas cũng đã bộc lộ những nhược điểm, nước thải sau khi xử lý không đạt tiêu
chuẩn, chưa xử lý được nitơ và phôtpho... Vì vậy nước thải chăn nuôi lợn sau xử
lý biogas cần phải được xử lý tiếp trước khi thải ra môi trường.
Để xử lý bổ sung chất hữu cơ, nitơ và phôtpho trước khi thải vào nguồn
tiếp nhận, công nghệ sinh thái (CNST) sử dụng thực vật thuỷ sinh (TVTS) được
cho là có nhiều ưu điểm so với hệ thống xử lý nước thải thông thường. CNST
thân thiện với môi trường, chi phí thấp, dễ vận hành, đồng thời cũng đạt hiệu
quả xử lý cao và ổn định, nhiều nước trên thế giới đã nghiên cứu sử dụng
phương pháp này.
Việt Nam là quốc gia có triển vọng cho việc ứng dụng CNST sử dụng
TVTS trong xử lý ô nhiễm nước. Tuy nhiên, các nghiên cứu, ứng dụng công
nghệ này hiện nay còn ít được quan tâm và thiếu tính hệ thống, mới dừng lại ở
nghiên cứu thử nghiệm qui mô nhỏ, chưa có nghiên cứu về lựa chọn công nghệ
và xây dựng mô hình triển khai vào thực tiễn đủ độ tin cậy để đưa công nghệ
vào thực tế. Vì vậy đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng thực vật thủy sinh trong xử
lý nước thải chăn nuôi lợn” được thực hiện nhằm góp phần tìm kiếm phương
pháp xử lý nước thải chăn nuôi hiệu quả, phù hợp với điều kiện của Việt Nam
và giảm thiểu ô nhiễm môi trường xung quanh một cách hiệu quả. Đây là con
đường đi khả thi trong phát triển chăn nuôi bền vững gắn với bảo vệ môi trường
và nâng cao chất lượng sống của người dân.
2. Mục tiêu nghiên cứu
Xây dựng được CNST sử dụng TVTS để xử lý nước thải chăn nuôi lợn
sau công đoạn xử lý vi sinh, nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Công nghệ
có tính khả thi khi ứng dụng vào thực tiễn.
2
3. Nội dung nghiên cứu:
Nội dung 1: Tổng quan về hiện trạng ô nhiễm nước thải chăn nuôi lợn và
công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi lợn; tổng quan về CNST sử dụng TVTS
sinh trong xử lý nước thải nói chung bao gồm nước thải chăn nuôi lợn.
Nội dung 2: Đánh giá khả năng chống chịu (COD, NH4+, NO3-, pH) và
xử lý COD, nitơ, phôtpho trong nước thải chăn nuôi lợn sau công đoạn xử lý vi
sinh vật qui mô phòng thí nghiệm của một số TVTS tuyển chọn.
Nội dung 3: Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau công
đọan xử lý vi sinh vật của các loại hình công nghệ sử dụng TVTS với lưu lượng
nước thải khác nhau.
Nội dung 4: Xây dựng và đánh giá hiệu quả xử lý của mô hình sinh thái
sử dụng TVTS để giảm thiểu nitơ (N), photpho (P) và chất hữu cơ từ nước thải
chăn nuôi lợn trang trại sau công đoạn xử lý vi sinh quy mô pilot.
4. Những đóng góp mới của luận án
- Lựa chọn được các loài TVTS thích hợp cho xử lý nước thải chăn nuôi
lợn sau công nghệ vi sinh vật trên cơ sở loại bỏ COD, N, P hiệu quả cao.
- Lựa chọn được loại hình CNST sử dụng TVTS phù hợp ứng dụng trong
xử lý nước thải chăn nuôi lợn.
- Tích hợp CNST đã lựa chọn vào hệ thống xử lý quy mô 30 m 3/ngày
đêm, xử lý bổ sung COD, N và P trong nước thải chăn nuôi lợn một cách có
hiệu quả với chí phí thấp, vận hành đơn giản, có khả năng nhân rộng và thích
ứng trong điều kiện chăn nuôi trang trại tại Việt Nam.
5. Cấu trúc luận án:
Luận án được trình bày trong 131 trang với 25 bảng biểu, 54 hình, 166 tài
liệu tham khảo. Luận án gồm: Mở đầu 3 trang, tổng quan tài liệu 41 trang, thực
nghiệm và phương pháp nghiên cứu 11 trang, kết quả nghiên cứu và thảo luận 74
trang, kết luận và kiến nghị 2 trang.
NỘI DUNG CỦA LUẬN ÁN
Chương 1. Tổng quan tài liệu
1.1. Vài nét về tình hình chăn nuôi lợn trang trại
Chăn nuôi trang trại là định hướng phát triển của ngành chăn nuôi. Theo
thống kê năm 2016, cả nước có 29 triệu lợn, trong đó vùng đồng bằng Sông
Hồng có số lượng lợn lớn nhất là 7,4 triệu lợn (26 %), theo thơi gian mỗi năm
đàn lợn lại tăng lên. Tuy nhiên, cùng với sự gia tăng đàn vật nuôi thì tình trạng ô
nhiễm môi trường do chất thải chăn nuôi cũng đang gia tăng.
3
1.2. Kết quả khảo sát ô nhiễm chất thải do chăn nuôi lợn trang trại và công
nghệ xử lý
1.2.1. Ô nhiễm môi trường do chăn nuôi lợn gây ra
Tổng số 20 trang trại chăn nuôi lợn đã được khảo sát tại 05 địa phương là
Hà Nội, Vĩnh Phúc, Hưng Yên, Thái Bình và Hòa Bình. Lượng nước tiêu thụ có
sự biến động lớn, dao động từ 15 đến 60 lít/đầu lợn/ngày đêm, lượng nước thải
ra một năm là con số đáng kể.
Về thành phần và mức độ ô nhiễm của nước thải chăn nuôi lợn: Trước
biogas lượng COD, TN, TP trong nước thải rất cao với các số liệu tương ứng là
3587 mg/l, 343 mg/l và 92 mg/l. Sau khi được xử lý kỵ khí bằng hầm biogas các
thông số trên giảm còn 800 mg/l, 307 mg/l và 62 mg/l. Lượng ôxy hòa tan trong
nước thải trước biogas hầu như không có, sau xử lý biogas cũng không đáng kể,
lượng coliform trong nước thải vượt tiêu chuẩn cho phép nhiều lần. Như vậy ô
nhiễm nước thải từ chăn nuôi lợn trang trại là một thực tế gây bức xúc trong xã
hội.
1.2.2. Hiện trạng công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi lợn
Hiện có 4 loại hình công nghệ điển hình được các trang trại áp dụng để
xử lý nước thải chăn nuôi.
1 - Nước thải chăn nuôi được xử lý bằng hồ kị khí có phủ bạt sau đó qua
ao sinh thái rồi thải ra môi trường (8,3%).
2 - Nước thải chăn nuôi được xử lý qua hầm biogas, sau đó được thải ra
kênh mương (50%).
3 - Nước thải chăn nuôi được xử lý bằng hầm biogas, sau đó xử lý tiếp
bằng ao/hồ sinh học (25%).
4 - Nước thải chăn nuôi được xử lý bằng ổn định kỵ khí, sau đó được xử
lý bằng phương pháp lọc sinh học kị khí hoặc aeroten, cuối cùng qua hồ thực vật
thủy sinh rồi thải ra ngoài (8,3%).
Còn lại 8,3% trang trại không xử lý gì mà thải trực tiếp ra kênh mương
làm ô nhiễm môi trường xung quanh một cách nghiêm trọng.
1.3. Công nghệ sinh thái trong xử lý nước thải chăn nuôi
- Các loại TVTS trong vùng đất ngập nước có thể được phân ra làm 3
nhóm chính sau: TVTS nửa ngập nước, TVTS có lá nổi và TVTS sống chìm
dưới mặt nước.
- Các loại hình công nghệ sử dụng TVTS trong xử lý nước thải: Công
nghệ dòng chảy bề mặt, công nghệ dòng chảy ngầm, hệ thống TVTS nổi.
- Cơ chế loại bỏ chất ô nhiễm: Nitơ được loại bỏ theo 3 cơ chế, nitrat
hóa/khử nitrat, bay hơi amoniac và cây hấp thu. Với P, việc loại bỏ bao gồm:
4
Cây hấp thu, vi khuẩn đồng hóa, đất hấp phụ, kết tủa và lắng cùng các ion Ca,
Mg...Việc làm sạch nước bắt đầu bằng vi sinh vật (VSV) tạo thành lớp màng
sinh học (biofilms) trên bề mặt của thân, rễ TVTS. VSV phân giải các chất hữu
cơ trong nước và làm trong nước, sau đó TVTS hấp thu chất dinh dưỡng như N
và P.
1.4. Ứng dụng TVTS trong xử lý nước thải và nước thải chăn nuôi lợn
- Tình hình nghiên cứu trên thế giới: Nghiên cứu ứng dụng các loại hình
CNST với TVTS trong xử lý nước thải chăn nuôi trên thế giới từ rất sớm, phát
triển rất thành công, các nghiên cứu sâu và rộng, không chỉ dừng lại ở nghiên
cứu thử nghiệm quy mô nhỏ mà có nhiều nghiên cứu về lựa chọn công nghệ và
xây dựng mô hình triển khai vào thực tế quy mô lớn (tư 200 m2 đến 15ha). Các
loại hình công nghệ phổ biến là công nghệ dòng chảy bề mặt và công nghệ dòng
chảy ngầm. Ở châu Âu phổ biến là kết hợp giữa dòng chảy mặt và chảy ngầm.
Các loại TVTS được sử dụng phổ biên là: Sậy, Lau, cỏ Vetiver, Thủy trúc, Bèo
Tây, cỏ Nến, cây Cói. Hệ thống xử lý này thân thiện với môi trường, chi phí
thấp, dễ vận hành, hiệu quả xử lý cao, ổn định (hiệu quả xử lý COD: 30 –
68,1%, TN: 20 - 98%, TP: 13 – 95%).
- Tình hình nghiên cứu trong nước: Nghiên cứu ứng dụng các loại hình CNST
với TVTS trong xử lý nước thải chăn nuôi ở Việt Nam còn rất ít ỏi, mới dừng lại
ở nghiên cứu thử nghiệm qui mô nhỏ từ vài chục lít đến dưới 1 m 3. Thời gian
thử nghiệm mô hình xử lý ngắn, chưa có nghiên cứu về lựa chọn công nghệ và
xây dựng mô hình triển khai vào thực tiễn đủ độ tin cậy để đưa công nghệ vào
thực tế.
Như vây luận án cần đặt ra những nghiên cứu ứng dụng CNST sử dụng
TVTS trong xử lý nước thải chăn nuôi lợn ở mức độ cao hơn như:
- Đánh giá khả năng chống chịu và khả năng xử lý nước thải chăn nuôi
lợn của các loài TVTS (Bèo tây, Bèo cái, Sậy, cỏ Vetiver, Thủy trúc, Rau muống,
Ngổ trâu) từ đó tuyển chọn một số TVTS phù hợp để ứng dụng cho mô hình ở
quy mô pilot.
- Lựa chọn các loại hình công nghệ (công nghệ dòng chảy mặt, công
nghệ dòng chảy ngầm, công nghệ phối hợp) phù hợp cho mô hình xử lý tại hiện
trường của các trang trại chăn nuôi lợn tại Việt Nam.
- Căn cứ vào điều kiện cụ thể của trang trại, tính toán thiết kế, đánh giá
hiệu quả xử lý của mô hình sinh thái sử dụng TVTS để giảm thiểu N, P và COD
từ nước thải chăn nuôi lợn trang trại sau công đoạn xử lý vi sinh vật quy mô
pilot (30 m3/ngày) tại trang trại Hòa Bình Xanh, Lương Sơn, Hòa Bình.
- Định hướng ứng dụng mô hình sinh thái và khả năng nhân rộng mô
hình trong thực tiễn.
5
2. Chương 2. Đôi tượng và phương pháp nghiên cứu
2.1. Đối tượng nghiên cứu
Nước thải chăn nuôi lợn: Nguồn nước thải này đã qua xử lý vi sinh vật.
Một số loài TVTS có khả năng xử lý nước thải chăn nuôi lợn: Bèo tây,
Bèo cái, Rau muống, Ngổ trâu, Cải xoong, Sậy, Thủy trúc và cỏ Vetiver.
2.2. Phương pháp nghiên cứu
2.2.1. Đánh giá khả năng chống chịu và xử lý các tác nhân ô nhiễm
a. Đánh giá khả năng chống chịu COD, NH4+, NO3-, pH
Khả năng chống chiu của TVTS với nồng độ COD, NH4+, NO3- và độ pH
khác nhau được đánh giá qua sinh trưởng. Thí nghiệm được đặt trong các chậu
có dung tích 4 lít và chứa 3 lít môi trường thuỷ canh, cây trồng theo phương
pháp thủy canh.
b. Đánh giá khả năng loại bỏ một số yếu tố ô nhiễm trong môi trường nước
thải chăn nuôi lợn
+ Thí nghiệm theo mẻ: Thí nghiệm được đặt trong các chậu có dung tích 6 lít và
chứa 4 lít nước thải chăn nuôi lợn có COD khoảng 250 mg/l. Thí nghiệm được
lặp lại 3 lần và có ĐC (không trồng cây).
+ Thí nghiệm bán liên tục: Thí nghiệm được đặt như trên. Định kỳ mỗi ngày lấy
ra 1 lit môi trường từ chậu thí nghiệm và bổ sung 1 lit môi trường mới với nồng
độ tương tự như đầu vào. COD luôn được duy trì khoảng 250 mg/l bằng bổ sung
đường glucose.
c. Đánh giá sinh trưởng của thực vật thủy sinh
Thông số đánh giá: Sinh khối tươi của cây trước và sau thí nghiệm. Cân
sinh khối bằng cân phân tích Sartorius (Đức). Để cân, cây được vớt ra khỏi môi
trường, để ráo nước.
2.2.2. Đánh giá khả năng xử lý nước thải chăn nuôi lợn của các loại hình
công nghệ
- Thực nghiệm với hệ thống thực vật nổi (Bèo tây): Thí nghiệm được tiến
hành trong bể có kích thước: CaoBể x DàiBể x RộngBể = 60 cm x 200 cm x 50
cm, ngăn phân phối nước có thể tích 10 lít, thể tích ngăn xử lý 360 lít, Bèo tây
được thả chiếm 4/5 diện tích mặt nước. Thí nghiệm với 2 lưu lượng 50 lít/ngày
và 100 lít/ngày.
- Thực nghiệm với hệ thống công nghệ dòng mặt: Thí nghiệm được tiến hành
trong bể có kích thước: CaoBể x DàiBể x RộngBể = 60 cm x 200 cm x 50 cm, có
lớp đất trồng cây với độ dày 20 cm. Mực nước là 20 cm với cây Sậy, 5 cm với
Rau muống. Dung tích chứa nước tương ứng là 180 lít và 45 lít. Sậy trồng với
mật độ 15 cm x 20 cm. Rau muống trồng với mật độ 5 cm x 5 cm. Lưu lượng
6
nước thải đưa vào bể Sậy là 50 l/ngày và 100 l/ngày, bể Rau muống là 25 l/ngày
và 50 lít/ngày.
- Thực nghiệm với hệ thống dòng ngầm: Thí nghiệm được tiến hành trong bể
có kích thước: CaoBể x DàiBể x RộngBể = 60 cm x 200 cm x 50 cm, dung tích
chứa nước 160 lít, vật liệu trồng cây gồm lớp 1 đá cuội ø 4-5 cm (25 cm), lớp 2
đá cuội ø 2-3 cm (25 cm), lớp 3 sỏi, đá nhỏ ø 0,5 cm (20 cm). Mật độ trồng cây
15 cm x 20 cm, lưu lượng thử nghiệm 25 l/ngày, 50 l/ngày và 100 l/ngày.
- Thực nghiệm với hệ thống công nghệ dòng chảy phối hợp
Hệ phối hợp Sậy – Bèo Tây: Hệ thống thí nghiệm gồm 2 bể mỗi bể có
kích thước CaoBể x DàiBể x RộngBể = 60 cm x 200 cm x 50 cm, bể 1 trồng
Bèo tây (360 lít), bể 2 trồng Sậy (thể tích 360 lít, đưa đất vào trồng Sậy với
mức 20 cm nên thể tích nước còn lại chỉ là 180 lít), thí nghiệm với lưu
lượng 100 l/ngày.
Hệ phối hợp Sậy, Thủy Trúc, Bèo Tây và cỏ Vetiver: Hệ thống thí nghiệm
gồm 4 ngăn, một ngăn trồng Sậy (hệ thống dòng mặt), một ngăn trồng
Thủy Trúc, cỏ Vetiver (hệ thống thực vật nổi trồng bè), một ngăn trồng
bèo Tây (hệ thống thực vật nổi), một ngăn trồng cỏ Vetiver (hệ thống dòng
chảy ngầm). Mỗi ngăn có kích thước: Cao x Dài x Rộng = 30 cm x 44 cm
x 30 cm. Lưu lượng thử nghiệm 25 lít/ngày (tương đương là 47,35
lít/m2.ngày)
2.2.3. Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi lợn của mô hình sinh thái
Mô hình sinh thái (MHST) tại hiện trường là hệ thống phối hợp bao gồm:
- Dòng chảy bề mặt sử dụng thực vật có rễ bám đáy là Sậy
- Hệ thống thực vật nổi gồm cỏ Vetiver, Thủy trúc và Bèo tây
- Dòng chảy ngầm trồng cỏ Vetiver
MHST có diện tích tổng cộng là 600 m2 chia thành 3 ngăn, xây trên nền
đất bằng phẳng. Nước thải chảy vào ngăn 1, qua ngăn 2, ngăn 3 và ra ngoài ở
cuối ngăn 3 sau khi qua dòng ngầm.
2.2.4. Phương pháp phân tích
Phân tích các chất ô nhiễm (NH4+, NO3-, T-N, PO4-3, T-P, COD, TSS, ...)
xác định bằng các phương pháp chuẩn theo ISO, so màu trên máy đo quang UV
- Vis 2450, Shimadzu - Nhật Bản.
2.2.5. Phương pháp xử lý số liệu
Các số liệu phân tích môi trường được xử lý bằng phương pháp xác suất
thống kê để đảm bảo các số liệu được sàng lọc và đạt được độ tin cậy cao. Sử
dụng phần mềm Origin Pro và phần mền Excel để vẽ đồ thị.
2.2.6. Thiết bị sử dụng trong nghiên cứu
Các thiết bị chính sử dụng trong nghiên cứu là: Bơm định lượng, bơm
công suất 2,5 -3 m3/h, máy cất nước, bộ cất đạm, cân kỹ thuật, máy cầm tay Oxi
7
330 WTW - Đức, máy cầm tay pH 320 WTWW - Đức, máy COD Reactor của
hãng HACH (Mỹ), máy đo đa chỉ tiêu thủy lý nước của hãng TOA (Nhật Bản),
máy quang phổ UV – 2450 của hãng Shimadzu (Nhật Bản).
Chương 3. Kết quả và thảo luận
3.1. Khả năng chống chịu và xử lý ô nhiễm nước thải chăn nuôi lợn sau giai
đọan xử lý vi sinh vật qui mô phòng thí nghiệm
3.1.1. Đánh giá khả năng chống chịu một số yếu tố môi trường của thực vật
thủy sinh
Để có cơ sở cho việc tuyển chọn và ứng dụng TVTS trong xử lý nước
thải chăn nuôi lợn bằng CNST cần đánh giá khả năng chống chịu của TVTS.
Trong nước thải chăn nuôi lợn trang trại hàm lượng chất hữu cơ và chất dinh
dưỡng rất cao trong khi thực vật nói chung và TVTS nói riêng chỉ chịu được đến
nồng độ nhất định. Chính vì vậy chúng tôi tiến hành đánh giá khả năng chống
chiu của TVTS tuyển chọn với nồng độ COD, NH4+ và NO3- và pH. Khả năng
chống chịu của các TVTS được đánh giá thông qua sinh trưởng của TVTS ở các
nồng độ khác nhau của chất ô nhiễm trước và sau thí nghiệm.
- Khả năng chống chịu COD: COD phản ánh mức độ ô nhiễm chất hữu cơ của
nước thải. Trong nước thải chăn nuôi lợn đây là chất ô nhiễm có nồng độ cao
nhất. Dựa vào kết quả đánh giá chống chịu COD (hình 3.1) có thể sắp xếp thứ tự
chống chịu COD của 8 loài nghiên cứu như sau: Bèo tây, Ngổ Trâu, Thủy trúc >
cỏ Vetiver > Sậy, Rau muống, Bèo cái > Cải Xoong.
Hình 3.1. Ảnh hưởng của nồng độ
COD khác nhau lên sinh trưởng
của TVTS
Hình 3.2. Ảnh hưởng của nồng độ
NH4+ khác nhau lên sinh trưởng của
TVTS
Qua kết quả nghiên cứu ta thấy COD là yếu tố quan trọng ảnh hưởng đến
sự sinh trưởng của cây, khi tăng nồng độ COD lên tốc độ sinh trưởng của cây
chậm và giảm dần, COD càng cao thì cây sinh trưởng và phát triển càng
8
kém.Trong khoảng nồng độ thích hợp cây sinh trưởng và phát triển tốt. Bèo tây,
Ngổ trâu, Thủy trúc chống chịu COD từ 250 -750 mg/l, Sậy, cỏ Vetiver, Bèo cái
chống chịu COD từ 250 - 500 mg/l, Rau muống, Cải Xoong chống chịu COD <
500 mg/l. Kết quả nghiên cứu này phù hợp với nghiên cứu của Liao X (2000),
Jingtao Xu và cs (2010) và Trần Văn Tựa (2011).
- Khả năng chống chịu NH4+: Nitơ là chất dinh dưỡng quan trọng và cần thiết
cho cơ thể thực vật sinh trưởng và phát triển. Mặc dù thực vật có thể đồng hóa
NH4+ nhưng khi nồng độ cao, NH4+ gây độc cho thực vật do một phần amôn sẽ
chuyển sang dạng NH3 rât độc. Dựa vào kết quả đánh giá khả năng chống chịu
NH4+ (hình 3.2) có thể sắp xếp thứ tự chống chịu NH4+ của 8 loài nghiên cứu
như sau: Bèo tây > Sậy, Cỏ vetiver, Thủy trúc > Bèo cái, Cải xoong > Ngổ trâu,
Rau muống. Bèo tây, Sậy, Vetiver, Thủy trúc chống chịu được NH4+< 250 mg/l,
Bèo cái, Cải xoong chống chịu NH4+< 150 mg/l, Rau muống, Ngổ trâu chống
chịu NH4+<100 mg/l, phù hợp với nghiên cứu của Korner (2001), Liao X (2000)
và Piyush Gupta và cs, 2012.
- Khả năng chống chịu NO3-
Nitrat (NO3-) là một hợp chất cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển
của thực vật. Khi có mặt với hàm lượng thích hợp, NO3- cùng với PO4-3 thúc đẩy
sự phát triển mạnh mẽ của các loài thực vật. So với amoni, nitrat được coi là ít
độc hơn amoni nhưng không có nghĩa là cây có thể chịu được bất kỳ nồng độ
nào.
Hình 3.3. Ảnh hưởng của nồng độ
NO3- khác nhau lên sinh trưởng của
TVTS
Hình 3.4. Ảnh hưởng của pH khác nhau
lên sinh trưởng của TVTS
Kết quả đánh giá ảnh hưởng của NO3- lên sinh trưởng của TVTS ở hình
3.3 cho thấy, khả năng chịu NO3- của các TVTS nghiên cứu đều cao hơn so với
NH4+. Dựa trên số liệu về sinh trưởng có thể sắp xếp thứ tự chống chịu NO3- của
8 loài nghiên cứu như sau: Bèo tây, Ngổ trâu, Thủy trúc > Sậy, Cải Xoong, cỏ
Vetiver > Bèo cái, Rau Muống. Bèo tây, Ngổ trâu, Thủy trúc chống chịu được
9
NO3- < 300 mg/l; Sậy, Cải xoong, cỏ Vetiver chống chịu NO3- < 250 mg/l; Bèo
cái, Rau muống chống chịu NO3- < 200 mg/l. Ayyasamy và cs (2009), Gupta và
cs (2012), Liu (2012) cũng thu được kết quả tương tự.
- Khả năng chống chịu pH: Nhìn chung khoảng pH thích hợp cho sinh trưởng
của các thực vật nghiên cứu là pH 6-8. Có thể sắp xếp khả năng chống chịu pH
của các thực vật nghiên cứu như sau: Bèo tây, Rau muống, Thủy trúc >
Cỏvetiver, Ngổ trâu > Sậy > Bèo cái, Cải xoong. Bèo tây, Rau muống, Thủy
trúc chống chịu được pH từ 5 – 9, Sậy, Cỏ vetiver, Ngổ trâuchống chịu pH 5 - 8,
Sậy, Bèo cái, Cải xoong chống chịu pH< 8, phù hợp với nghiên cứu của El-
Gendy và cs (2004), Lu (2009), Gupta và cs (2012) và Trần Văn Tựa (2011).
Xét chung cả 4 yếu tố nghiên cứu trên, Bèo tây là cây chống chịu tốt nhất
vì luôn đứng đầu, tiếp đến cỏ Vetiver, Ngổ trâu, Thủy trúc và Sậy. Đứng ở
nhóm cuối là Bèo cái, Rau muống và Cải xoong. Kế