Nghiên cứu tái sử dụng nước thải chứa chất hữu cơ vào canh tác nông nghiệp

Bài viết Nghiên cứu tái sử dụng nước thải chứa chất hữu cơ vào canh tác nông nghiệp trình bày giải pháp tái sử dụng nguồn nước thải giàu dinh dưỡng từ các hoạt động thải rửa, lò mỗ, sinh hoạt có thành phần dinh dưỡng, chất hữu cơ cao dùng cho mục đích tưới tiêu.

NGHIÊN CỨU TÁI SỬ DỤNG NƯỚC THẢI CHỨA CHẤT HỮU CƠ VÀO CANH TÁC NÔNG NGHIỆP Tạ Trung Kiên, Võ Thành Đạt, Võ Nhật Anh Thư Viện Khoa học Ứng dụng HUTECH, Trường Đại học Cơng Nghệ TP Hồ Chí Minh GVHD: ThS Lâm Vĩnh Sơn TÓM TẮT Nghiên cứu trình bày giải pháp tái sử dụng nguồn nước thải giàu dinh dưỡng từ hoạt động thải rửa, lị mỗ, sinh hoạt có thành phần dinh dưỡng, chất hữu cao dùng cho mục đích tưới tiêu Đối tượng nghiên cứu chọn rau cải ngắn ngày để so sánh trình sinh trưởng phát triển từ lúc ướm mầm lớn Kết nghiên cứu thực nghiệm hai luống rau trồng với hai nguồn nước khác nhau, cho thấy thời gian khảo sát 20 ngày, luống thứ tưới nước thải mọc tốt so với luống thứ tưới nước giếng Cây phát triển nhanh, sử dụng rễ hút chất hữu có nước thải, mà khơng cần phải bón phân hữu hay chất tăng kích thích tăng trưởng, với chiều cao, số diện tích tăng vượt trội nhiều so với luống sử dụng nước giếng Thí nghiệm xác định giới hạn sống cao, tồn mức COD tới 5280mg/l Các chất hữu có nước thải trồng hấp thụ thành chất dinh dưỡng cho phát triển cung cấp chất khống cho mơi trường đất Có thể thay cho nước tưới cho rau, chất dinh dưỡng có nước thải thay cho phân bón hữu đạm, lân kali Tái sử dụng nước thải chứa chất hữu vừa góp phần làm giảm ô nhiễm môi trường nước, góp phần tạo sản phẩm rau an tồn khơng chứa chất độc hại cung cấp cho người Từ khoá: Chất độc hại, chất hữu cơ, giảm ô nhiễm môi trường nước, tái sử dụng, chất độc hại ĐẶT VẤN ĐỀ Ở nước ta nay, phần lớn nước thải sinh hoạt từ khu đô thị, ven đô thị, nông thôn chưa xử lý cách Nước thải từ khu vệ sinh xử lý sơ bể tự hoại, chất lượng chưa yêu cầu, xả môi trường nguyên nhân gây ô nhiễm nguồn nước Điều kiện nước ta nay, phần lớn dự án thoát nước xử lý nước thải chưa đến nơi, có hướng tới giải vấn đề nước mưa, khắc phục tình trạng ngập úng Khó khăn kinh tế để trì vận hành bảo dưỡng hệ thống đó, việc nghiên cứu làm nước thải chỗ cho hộ gia đình hay cụm dân cư cơng nghệ phù hợp, đơn giản, chi phí xây dựng vận hành thấp, đảm bảo vệ sinh môi trường hướng giải hợp lí khả thi Trên giới gần đây, Bãi lọc trồng (Constructed Wetland) biết công nghệ xử lý nước thải điều khiện tự nhiên Chi phí thấp, vị trí ổn định, hiệu xuất cao, tăng xuất trồng Sinh 581 khối thực vật, bùn phân hủy, nước thải sau xử lý cịn có gia trị kinh tế cao Cơng nghệ xử lý Việt Nam mẻ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Phương pháp luận Nước thải từ hoạt động chăn ni, lị mỗ, thải rửa chất bẩn sinh hoạt chứa hàm lượng chất dinh dưỡng, chất hữu có vào loại cao Trong nhiều biện pháp cơ, lý, hoá, sinh học để xử lý loại nước thải cịn có biện pháp tái chế, tái sử dụng nguồn thải phục vụ vào mục đích nơng nghiệp, tưới tiêu hồn tồn thân thiện với mơi trường, giảm chí phí kinh tế, phân bón phục vụ cho trồng Thí nghiệm sử dụng hai luống đối chứng với đối tượng nghiên cứu rau cải xanh ngắn ngày, để tiện theo dõi trình sinh trưởng phát triển với sử dụng hai nguồn nước khác để so sánh hiệu việc tái sử dụng nước thải 2.2 Phương pháp thực tiễn Tìm kiếm nội dung, tài liệu có liên quan đến đề tài nghiên cứu, việc tái sử dụng nguồn thải phục vụ cho mục đích nơng nghiệp Tham khảo nghiên cứu trước tài liệu tổng hợp có liên quan đến việc xử lý nước thải giàu dinh dưỡng đưa mơ hình xử lý hiêu Tổng hợp tài liệu, nội dung liên quan, phân loại tổng hợp nội dung cho vấn đề cần giải Kế thừa nghiên cứu trước liên quan đén hướng nghiên cứu, số dạng đất ngập nước (Wetland) Phương pháp phân tích tiêu Phân tích tiêu đầu vào để xác định ngưỡng giới hạn chịu đựng đối tượng nghiên cứu hiệu xử lý loại nước thải Phương pháp xây dựng mơ hình đối chứng - Xây dựng mơ hình thí nghiệm nhằm quan sát thay đổi trình sinh trưởng phát triển đối tượng nghiên cứu - Phân tích so sánh mẫu thí nghiệm mẫu đối chứng 2.3 Mơ hình nghiên cứu Địa điểm thí nghiệm: - Mơ hình: 3m2 - Địa chỉ: Vườn thực nghiệm - Khu R, Viện Công Nghệ Cao HUTECH - Được phân thành mơ hình trồng rau - Cây trồng thí nghiệm: Rau cải xanh - Dụng cụ thí nghiệm: thùng xốp, xô nhựa can tưới 582 Các công đoạn mơ hình thí nghiệm - Giai đoạn tiến hành: Có luống trồng rau - Luống thứ (đối chứng): trồng rau cải tưới nước giếng - Luống thứ 2: trồng rau cải tưới nước thải rửa mổ thịt heo thịt gà, cá - Gieo hạt rau cải xanh - Tiến hành tưới nước thải nước giếng trước ngày trước gieo hạt - Mơ hình thực 20 ngày Mỗi ngày tưới lần, buổi sáng vào lúc 8h buổi chiều vào lúc 5h - Tưới lần 10 lít nước thải cho luống thứ 10 lít nước giếng cho luống thứ KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1 Thơng số đầu vào thí nghiệm Thực quy mơ phịng thí nghiệm: phân tích tiêu pH, SS, BOD5, COD, P tổng, N tổng, Coliform Các tiêu mẫu nước thải thịt heo: Bảng Các tiêu thông số đầu vào STT Hàm lượng Các thông số Nước thải thịt chế biến thịt heo Nước giếng pH 6,8 5,5 SS (mg/l) 4,15 - BOD5 (mg/l) 3024 - COD (mg/l) 5280 - Ptổng (mg/l) 13,11 - Ntổng (mg/l) 194 mg/l - Tổng Coliform 1480 mg/l Fe tổng (mg/l) - 0,22 Độ cứng tổng (mg/l) - 12 10 Chất hữu - 18 583 3.2 Kết mơ hình Trong q trình sinh trưởng phát triển rau cải xanh, nguyên tố khống đóng vai trị quan trọng Cac ngun tố đa lượng vi lượng có hỗn hợp muối dinh dưỡng tham gia vào trình trao đổi chất cây, nguyên tố N, P, S, Mg, Fe tham gia vào hợp chất hữu quan trọng cấu tạo nên yếu tố cấu trúc tế bào Chính ảnh hưởng đến trình phân chia lớn lên thể Các môi trường, nồng độ thành phần khác nước tưới ảnh hưởng nhiều tới phát triển rau Ngày thứ 5: Cây trồng thích nghi với mơi trường bắt đầu phát triển nhanh kích thước Các chất hữu có khả phan hủy sinh học nước thải giữ qua lớp đất, rễ hấp thụ cung cấp chất dinh dưỡng cho vi sinh vật xung quanh vùng rễ phân hủy Các hệ rễ bắt đầu hấp thụ Nito, photpho, protit acid amin, acid béo, hydrat cacbon chất vô … Theo dõi chiều cao phát triển Bảng Theo dõi chiều cao ngày thứ Số luống Chiều cao Trung bình Cây cao 3,8 cm Luống thứ (đối chứng – nước giếng) Cây trung bình 2,7 cm Chiểu cao trung bình 2,5 cm Cây nhỏ cm Cây cao 4,2 cm Luống thứ (nước thải): Cây trung bình 3,3 cm Chiều cao trung bình 3,03 cm Cây nhỏ 1,6 cm Bảng Kết đếm số ngày thứ Số luống Chiều cao trung bình: X (cm) Số lá: Y (số lá/cây) Diện tích lá: Z (cm) Luống thứ 2,5 0,4 Luống thứ 3,03 0,5 584 Ngày thứ 20: Bảng Theo dõi chiều cao ngày thứ 20 Số luống Chiều cao Trung bình Cây cao 6,9 cm Luống thứ (đối chứng – nước giếng) Cây trung bình 4,1 cm Chiểu cao trung bình 4,4 cm Cây nhỏ 2,2 cm Cây cao 16,4 cm Luống thứ (nước thải): Cây trung bình 7,3 cm Chiều cao trung bình 9,3 cm Cây nhỏ 4,2 cm Bảng Kết đếm số ngày thứ 20 Số luống Chiều cao trung bình: X (cm) Số lá: Y (số lá/cây) Diện tích lá: Z (cm) Luống thứ 4,4 1,7 Luống thứ 9,3 4,1 3.3 Thảo luận Chiều cao cây, số lá, diện tích tieu quan trọng đánh giá khả sinh trưởng đồng thời trực tiếp ảnh hưởng tới xuất rau Qua kết theo dõi sau 20 ngày tuổi rau cải tưới nước khác cho thấy kết giai đoạn phát triển chiều cao, số lá, diện tích khác Bảng Kết so sánh nghiệm thức X, Y Z luống rau Số Luống thứ Luống thứ luống/Ngày X (cm) Y Z (cm) X (cm) Y Z (cm) 2,5 0,4 3,03 0,5 15 3,7 1,5 8,03 3,6 20 4,4 1,7 9,3 4,1 585 Chiều cao LUỐNG - ĐỐI CHỨNG 4.4 3.7 LUỐNG Chiều cao Chiều cao 3.3.1 2.5 10 20 3.6 0.5 30 4.1 10 20 30 Ngày Ngày (A) (B) Hình Đồ thị thể chiều cao luống Nhận xét: Qua đồ thị so sánh nghiệm thức luống thứ thứ 2, ta thấy thay đổi rõ rệt chiều cao luống Luống thứ cao luống thứ Từ ngày đến ngày 20, lúc luống thứ có tốc độ phát triển cao hơn, từ 3,03 cm – 9,3cm 3.3.2 Số Điều kiện thời tiết khí hậu ảnh hưởng đến số diện tích lá, điều kiện khí hậu thuận lợi, phát triển tốt nhiều giúp cho quang hợp 4 LUỐNG Số Số LUỐNG - ĐỐI CHỨNG 6 4 0 10 20 30 10 Ngày 20 30 Ngày (A) (B) Hình Đồ thị thể số luống Hình Biểu đồ kết so sáng nghiệm thức Y (số lá) luống thứ đối chứng (luống thứ nhất) Nhận xét: Do rau cải xanh chủ yếu nên số lượng rau luống tương đối 586 3.3.3 Diện tích LUỐNG - ĐỐI CHỨNG 1.5 1.7 1.5 Số Số LUỐNG 0.4 0.5 0 10 20 30 3.6 4.1 0.5 10 Ngày 20 30 Ngày (A) (B) Hình Đồ thị thể diện tích luống Nhận xét: Quá trình sinh trưởng rau ảnh hưởng đến số rau, số phụ thuộc vào nhiều yếu tố trình trao đổi chất, đặc điểm di truyền giống Nhưng giới hạn đặc điểm di truyền, phát sinh hình thái phụ thuộc nhiều vào trình dinh dưỡng Vì thành phần dinh dưỡng đất ảnh hưởng đến số rau cải xanh Số rau ảnh hưởng đến diện tích lá, thơng qua diện tích ảnh hưởng đến bề mặt đồng hóa cây, từ ảnh hưởng đến trình quang hợp cuối nang suất rau 3.4 Các điều kiện ảnh hưởng tới sinh trưởng phát triển rau cải xanh 3.4.1 Thời tiết khí hậu Trong q trình thực thí nghiệm, trồng phát triển cần nhiều nước độ ẩm Do thời tiết khí hậu ảnh hưởng (nhiệt độ khoảng 320C – 340C) nhiều tới cân nước Nhiệt độ cao, lượng nước bốc nhiều Rau cải phát triển tốt điều kiện ánh sáng khơng cao, giai đoạn thiếu nước dễ bị héo chết Sự cân nước thí nghiệm ảnh hưởng nhiều yếu tố: - Sự bốc nước qua đất - Cây hấp thu bốc qua - Điều kiện thời tiết (nắng, nóng, gió…) 3.4.2 Chất dinh dưỡng Ở luống thứ 2, chất hữu có nước thải cung cấp đầy đủ chất dinh dưỡng cho mặt hóa học, lý học sinh học cho rau cải xanh - Hóa học: chất hữu cung cấp đầy đủ 16 chất cho trồng, chủ yếu chất trung vi lượng phần chất N, P, K 587 Lý học: làm tơi xốp đất, tạo cấu trúc đất sét-mùn để giữ nước, giữ phân bón tốt làm tăng tính - đệm cho đất, phèn, mặn trồng không ảnh hưởng đột ngột theo thay đổi điều kiện môi trường Sinh học: Chất hữu chứa vitamin, chất điều hòa sinh trưởng, cung cấp thức ăn giúp cho - hệ vi sinh vật đất hoạt động hiệu quả, tăng cường khả chuyển vận trao đổi chất cho trồng Trong giai đoạn rau phát triển nguyên tố dinh dưỡng có chức rõ ràng riêng biệt, thực sinh trưởng phát tnển rau Một thiếu hụt hay dư thưa nguyên tố dinh dưỡng ngun nhân sinh trưởng khơng bình thường trồng Trệu chứng thiếu hụt dinh dưỡng trồng thể đây: - Thiếu đạm (N): ▪ Sinh trưởng còi cọc ▪ Xuất màu xanh lợt đến vàng nhạt già, chóp Tiếp già bị chết bị rụng tùy theo mức độ thiếu - Thiếu lân (P) ▪ Cây cịi cọc tồn bộ, trưởng thành có màu xanh sẫm đến lam lục, rễ bị kìm hãm ▪ Khi thiếu trầm trọng thân có vết tím, thân mảnh - Thiếu kali (K) ▪ Úa vàng dọc mép lá, chóp già chuyển sang nâu ▪ Cây phát triển chậm, còi cọc ▪ Thân yếu, dễ bị đổ ngân 3.4.3 Các yếu tố mơi trường Trong giai đoạn thí nghiệm điều kiện môi trường ảnh hưởng lớn tới sản lượng, phẩm chất thời gian thu hoạch trồng Các yếu tố môi trường ảnh hưởng quan trọng tới sinh trưởng phát triển gồm nhiệt độ, ánh sáng, nước đất - Nhiệt độ: Nhiệt độ ảnh hưởng bốc thoát nước, hấp thụ dung dịch đất, đồng hóa, hơ hấp, tích lũy chất dự trữ tiến trình sinh lý khác thực vật - Ánh sáng: Ánh sáng cần thiết cho nguồn lượng cho quang tổng hợp - Nước: Nước quan trọng phát triển rau Nước ảnh hưởng trực tiếp đến suất phẩm chất rau Thiếu nước cịi cọc, mơ gỗ phát triển nên rau cứng, có vị đắng Thừa nước rau trở nên nhũn, chứa đường, chất khống, mơ mềm giảm sức chống chịu - Đất: Cấu trúc ổn định giúp cho vi sinh vật hoạt động tốt rễ phát triển, giữ nước tốt, đủ chất dinh dưỡng KẾT LUẬN Nghiên cứu ứng dụng để xử lý nước thải chứa chất hữu giai đoạn cần thiết Trong nước thải sinh hoạt chứa hàm lượng N, P, K đáng kể Như vậy, nước thải nguồn phân bón tốt có lượng N thích hợp với phát triển trồng 588 - Sau 20 ngày thí nghiệm kết cho thấy khả quan, luống thứ tưới nước thải mọc tốt so với luống thứ tưới nước giếng Cây phát triển nhanh, sử dụng rễ hút chất hữu có nước thải, mà khơng cần phải bón phân hữu hay chất tăng kích thích tăng trưởng - Nước thải khơng chứa chất độc hại dùng nước tưới cho nông nghiệp tốt cung cấp chất hữu khống cần thiết cho trồng - Luống thứ thứ sau 20 ngày tuổi: ▪ Từ ngày đến ngày 20, lúc luống thứ có tốc độ phát triển cao hơn, từ 3,03 cm – 9,3cm ▪ So với luống thứ luống thứ 2, số diện tích tăng vượt trội nhiều Từ ngày thứ tới 20 ngày tuổi: Luống thứ 2: Số dao động từ – lá/cây, diện tích từ – 4,1 cm/lá ▪ Giới hạn sống cao, tồn mức COD tới 5280mg/l ▪ Các chất hữu có nước thải trồng hấp thụ thành chất dinh dưỡng cho phát triển cung cấp chất khống cho mơi trường đất ▪ Có thể thay cho nước tưới cho rau, chất dinh dưỡng có nước thải thay cho phân bón hữu đạm, lân kali… Tái sử dụng nước thải chứa chất hữu vừa góp phần làm giảm nhiễm mơi trường nước, góp phần tạo sản phẩm rau an tồn khơng chứa chất độc hại cung cấp cho người TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Hoàng Đan, Xử Lý nước thải bãi lọc trồng cơng nghệ đem lại nhiều lợi ích cho mơi trường [2] Lâm Vĩnh Sơn, Kỹ thuật xử lý nước thải, Trường Đại Học Cơng Nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh [3] Lê Văn Khoa, Đất Ngập Nước, NXB Giáo Dục [4] Nguyễn Việt Anh, Xử lý nước thải sinh hoạt bãi lọc ngầm trồng dòng chảy thẳng đứng điều kiện Việt Nam, Trường Đại Học Xây Dựng [5] Trần Văn Nhân, Ngơ Thị Nga, Giáo Trình Công Nghệ Xử Lý Nước Thải, NXB Khoa Học Kỹ Thuật 589 ... giữ nước tốt, đủ chất dinh dưỡng KẾT LUẬN Nghiên cứu ứng dụng để xử lý nước thải chứa chất hữu giai đoạn cần thiết Trong nước thải sinh hoạt chứa hàm lượng N, P, K đáng kể Như vậy, nước thải. .. lượng chất dinh dưỡng, chất hữu có vào loại cao Trong nhiều biện pháp cơ, lý, hoá, sinh học để xử lý loại nước thải cịn có biện pháp tái chế, tái sử dụng nguồn thải phục vụ vào mục đích nơng nghiệp, ... tưới nước thải mọc tốt so với luống thứ tưới nước giếng Cây phát triển nhanh, sử dụng rễ hút chất hữu có nước thải, mà khơng cần phải bón phân hữu hay chất tăng kích thích tăng trưởng - Nước thải