Nghiên cứu khả năng tận dụng chất dinh dưỡng trong nước thải chăn nuôi bằng sự hấp phụ của zeolite

Quá trình tận dụng và thu hồi dinh dưỡng từ những chất thải và ứng dụng vào nông nghiệp đang được quan tâm nhằm hạn chế sử dụng phân bón hóa học. Nghiên cứu với mục đích thu hồi và tận dụng dinh dưỡng từ nước thải chăn nuôi heo thông qua khả năng hấp phụ của zeolite và thử nghiệm thành phẩm phân hữu cơ sau quá trình hấp thụ lên cây cải xanh.

Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 Kỷ yếu khoa học NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG TẬN DỤNG CHẤT DINH DƯỠNG TRONG NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI BẰNG SỰ HẤP PHỤ CỦA ZEOLITE Nguyễn Viết Quốc An*, Trần Thành, Lê Thị Ánh Hồng Trường Đại học Nguyễn Tất Thành * Tác giả liên lạc: nguyenanpt2015@gmail.com TÓM TẮT Quá trình tận dụng thu hồi dinh dưỡng từ chất thải ứng dụng vào nông nghiệp quan tâm nhằm hạn chế sử dụng phân bón hóa học Nghiên cứu với mục đích thu hồi tận dụng dinh dưỡng từ nước thải chăn nuôi heo thông qua khả hấp phụ zeolite thử nghiệm thành phẩm phân hữu sau trình hấp thụ lên cải xanh Hiệu hấp phụ tổng nitơ, tổng phospho nước thải thông qua thay đổi khối lượng zeolite, thay đổi thời gian sục khí đánh giá Kết ban đầu cho thấy tỷ lệ 20g zeolite với sục khí thời gian 24 cho hiệu tốt Sau thời gian canh tác 21 ngày, kết thử nghiệm cải xanh cho thấy nghiệm thức phối hợp phân hóa học phân hữu thành phẩm tốt đánh giá chiều cao tổng trọng lượng mẫu thu hoạch Từ khóa: Cải xanh, hấp phụ, thu hồi dinh dưỡng, zeolite STUDY ON NUTRITIONAL RECOVERY IN SWINE WASTEWATER BY ZEOLITE ADSORPTION Nguyen Viet Quoc An*, Tran Thanh, Le Thi Anh Hong Nguyen Tat Thanh University * Corresponding Author: nguyenanpt2015@gmail.com ABSTRACT Reducing the use of chemical fertilizers is recommended to recover nutrients in the waste The study aims to utilize nutrients in swine wastewater effluent as a fertilizer through adsorption of zeolite and test the effect of organic fertilizer on green mustard The adsorption capacity of zeolite on nitrogen and phosphorus in swine wastewater was evaluated with different masses, varying the aeration time strain addition Initial results showed that 30 g of zeolite was supplemented with ml of bacterial medium and continuous aerobic for 72 h for maximum efficiency After 21 days of harvesting green mustard, the results of mixed fertilizer (chemical fertilizer + organic fertilizer) gave the best result in both height and volume Keywords: Azotobaccter, adsorption, green mustard, recovery nutrients, zeolite GIỚI THIỆU Trong năm gần đây, với phát triển kinh tế nhanh chóng cơng nghiệp chăn ni dẫn đến việc tạo lượng lớn nước thải ni heo, mà nói chung có chứa nồng độ cao chất dinh dưỡng tổng nitơ (TN) tổng phosphate (TP) Khi hợp chất có mặt với số lượng đáng kể nguồn nước mặt sông, hồ, tảo vi sinh vật khác sinh sản mức nguồn nước Xét riêng biệt khả loại bỏ TN tính hấp phụ zeolite ý giá thành thấp đơn giản ứng dụng hiệu cao Zeolite kết 550 Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 tinh, khóa ng aluminosilicate vi xốp gồm ba chiều SiO44-và AlO45- tứ diện liên kết thơng qua ngun tử oxy Nó thường thể tính chọn lọc cao ion amoni kim loại thường sử dụng thiết bị trao đổi ion lọc nước, làm mềm Ở góc độ khác trình sản xuất nơng nghiệp, nhu cầu giá phân bón ngày tăng cao, từ đó, định hướng tái sử dụng nguồn dinh dưỡng chất thải phục vụ lại cho nơng nghiệp, giảm sử dụng phân hóa học khuyến khích áp dụng Nghiên cứu triển khai với mục Kỷ yếu khoa học đích sử dụng Zeolite dạng hạt để hấp thụ chất dinh dưỡng nước thải chăn ni heo thành phân bón sau tận dụng thử nghiệm hiệu thành phẩm cải xanh mơ hình thử nghiệm VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Vật liệu nghiên cứu Nước thải chăn nuôi heo lấy từ trại chăn nuôi heo nông hộ thuộc TP.HCM Các hạt giống cải xanh, Zeolite, phân hữu hóa học mua thương mại Thiết kế tiến trình thí nghiệm Hình Tiến trình thí nghiệm phương pháp KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Ảnh hưởng khối lượng thời gian đến hiệu hấp phụ Zeolite Để Zeolite hấp phụ tốt phải bổ sung khối lượng có thời gian hấp phụ thích hợp, khối lượng Zeolite bổ sung vào q thời gian hấp thụ ngắn không hấp phụ chất cách tối ưu Còn khối lượng Zeolite bổ sung vào nhiều làm dư thừa gây 551 Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 ảnh hưởng ngược lại hiệu hấp phụ, khối lượng Zeolite bổ sung vào nhiều làm tốn Zeolite, điều khơng có lợi mặt kinh tế Ảnh hưởng sục khí đến hiệu hấp phụ ZeoliteSục khí trình cung cấp oxy, sục khí tạo mơi trường tốt cho vi sinh vật hiếu khí có lợi hoạt động mạnh, giúp phân giải ni tơ photpho dạng dễ Kỷ yếu khoa học hấp phụ Do đó, khảo sát ảnh hưởng sục khí đến hiệu hấp phụ Zeolite cần thiết Chúng khảo sát với nghiệm thức bổ sung 20g Zeolite 24 không khuấy nghiệm thức bổ sung 20 g Zeolite khuấy liên tục 24 Thu kết biểu diễn hình sau: Hình Hiệu suất hấp phụ zeolite khảo sát ảnh hưởng cấp khí đến hiệu hấp phụ zeolite 24 Từ kết Hình cho thấy, hiệu khí đạt ưu Điều chứng suất hấp phụ thấp 67.36% minh khuấy cấp khí có ảnh hưởng nghiệm thức bổ sung 20g Zeolite lớn đến hiệu hấp phụ Zeolite 24 không khuấy tiêu nitrat Càng sau chiều cao Tuy nhiên tổng quan cho thấy tiêu nghiệm thức có chênh lệch rõ rệt photpho có hiệu suất thấp Những ngày chiều cao tăng nghiệm thực đạt 71.62% nghiệm dần mạnh giai đoạn từ 12 – 21 thức bổ sung 20g Zeolite 24 ngày sau trồng Tăng cao không khuấy 78.25% nghiệm nghiệm thức từ 6.850 cm đến 22.208 thức bổ sung 20g Zeolite khuấy liên cm, nghiệm thức tăng từ 6.383 cm tục 24 Hiệu suất hấp phụ đến 16.75 cm, nghiệm thức từ cao tiêu nitơ tổng, 6.483 cm đến 15.875 cm, thấp nghiệm thức 95% nghiệm thức bổ nghiệm thức đối chứng từ 6.017 cm sung 20g Zeolite 24 không đến 12.958 cm khuấy 96.28% nghiệm thức bổ Tuy nhiên hàm lượng chất dinh dưỡng sung 20g Zeolite khuấy liên tục nghiệm thức khác nên 24 đạt mức 90% hiệu suất xử lượng chất dinh dưỡng hấp thụ lý Bên cạch thấy khác Số thật khuấy cấp lượng khí oxy vào nghiệm thức thí nghiệm tăng dần q trình hâp phụ hiệu suất có cấp từ 12 ngày đạt giá trị cao 21 552 Giải thưởng Sinh viên nghiên cứu khoa học Euréka lần 20 năm 2018 ngày Ở giai đoạn 21 ngày cải trồng nghiệm thức đạt mức phát triển cao từ đến 13 có khác biệt nghiệm thức Ở nghiệm thức nghiệm thức khơng có khác Kết khẳng định, chế phẩm phân Zeolite có tác dụng tăng cường phát triển cây, hiệu chưa cao KẾT LUẬN Qua q trình thực hiện, chúng tơi rút số kết luận cho quy trình khảo sát khả thu hồi dinh dưỡng zeolite nước thải chăn nuôi gia súc tạo phân zeolite thử nghiệm sau: Vật liệu zeolite có khả hấp phụ dưỡng chất tốt cho thực vật có nước thải với hiệu suất tối ưu hấp phụ Nitơ tổng đạt 95.7%, Nitrit đạt 84.3%, Nitrat đạt 71.3%, Amoni đạt 81.6% Photpho đạt 61.2% Đồng thời hiệu hấp phụ zeolite phụ thuộc vào nhiều yếu tố như: khối lượng zeolite bổ sung, thời gian xử lý điều kiện cung cấp khí oxy Với 500ml nước thải chăn nuôi bổ sung 20 g zeolite sục khí Kỷ yếu khoa học liên tục 24 cho hiệu cao nhất, hàm lượng nitơ, photpho, amoni, nitrit nitrat nước thải gia súc giảm rõ rệt đạt hiệu suất 80%-90% Điều chứng tỏ vật liệu zeolite hấp phụ cách đáng kể hàm lượng chất nitơ, photpho, amoni, nitrit nitrat có nước thải chăn nuối gia súc Sau thực nghiệm chế phẩm phân zeolite lên cải xanh sau thời gian trồng 21 ngày thu hoạch nghiệm thức (NT3) bón phân phối trộn (phân hóa học + phân zeolite) cho kết tốt nhất, đạt chiều cao 22.2cm khối lượng 672.084g, nghiệm thức (NT2) bón phân zeolite nghiệm thức (NT4) bón phân hóa học cho suất tương đương nhau, thấp nghiệm thức (NT4) khơng bón phân cho kết đạt chiều cao 12.9cm khối lượng 312.69g Qua kết cho thấy sửa dụng phân zeolite phối trộn lên cải xanh đạt hiệu 60% chiều cao 70% trọng lượng so với phân hóa học Vì phân bón zeolite phối trộn khả thúc đẩy phát triển cho trồng thay phân hóa học TÀI LIỆU THAM KHẢO H HUANG, X XIAO, B YAN, L YANG (2010) Ammonium removal from aqueous solutions by using natural Chinese (Chende) zeolite as adsorbent J Hazard Mater 175, 247–252 L Zhang, D Jahng (2010) Enhanced anaerobic digestion of piggery wastewater by ammonia stripping: effects of alkali types J Hazard Mater 182, 536– 543 O Ichihashi, K Hirooka (2012) Removal and recovery of phosphorus as struvite from swine wastewater using microbial fuel cell Bioresour Technol 114, 303–307 P COOPER, M DAY, V THOMAS (1994) Process options for phosphorus and nitrogen removal from wastewater J Inst Water Environ Manage 8, 84–92 V.M VADIVELU, J KELLER, Z YUAN (2006) Effect of free ammonia and free nitrous acid concentration on the anabolic and catabolic processes of an enriched Nitrosomonas culture Biotechnol Bioeng 95, 830–839 553 ... sử dụng phân hóa học khuyến khích áp dụng Nghiên cứu triển khai với mục Kỷ yếu khoa học đích sử dụng Zeolite dạng hạt để hấp thụ chất dinh dưỡng nước thải chăn ni heo thành phân bón sau tận dụng. .. gian đến hiệu hấp phụ Zeolite Để Zeolite hấp phụ tốt phải bổ sung khối lượng có thời gian hấp phụ thích hợp, khối lượng Zeolite bổ sung vào thời gian hấp thụ ngắn khơng hấp phụ chất cách tối... thử nghiệm VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Vật liệu nghiên cứu Nước thải chăn nuôi heo lấy từ trại chăn nuôi heo nông hộ thuộc TP.HCM Các hạt giống cải xanh, Zeolite, phân hữu hóa học mua thương