Nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi bằng cây dầu mè (jatropha curcas l ) trên mô hình bãi lọc thực vật nguyễn hà phương ngân

_ DANH MUC CAC BANG BIEU | Tinh chất nước thải chăn nuôi gia súc Thành phần vật lý các vật liệu trong mô hình Thành phần nước thải đầu vào Các chỉ tiêu hóa sinh học của nước chăn nuôi p

CONG TRINH DU THI

GIAI THUONG SINH VIEN NGHIEN CUU KHOA

LAN THU 12 NAM 2010

TEN CONG TRINH:

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THAI CHAN NUOI BANG CAY

DAU ME ( Jatropha curcas L.) TRÊN MÔ HÌNH BAI LOC

THUC VAT

LINH VUC NGHIEN CUU : TÀI NGUYÊN VA MOI TRUONG

CONG TRINH DU THI

GIẢI THƯỞNG SINH VIÊN NGHIÊN CUU KHOA

_HQC - EUREKA

LAN THU 12 NAM 2010

TEN CONG TRINH:

NGHIEN CUU XU LY NUOC THÁI CHĂN NUÔI BẰNG CÂY

DAU ME ( Jatropha curcas L.) TREN MO HINH BÃILỌC |

THỰC VẬT

LĨNH VUC NGHIEN CUU : TÀI NGUYÊN vA MOI TRUONG

THU WHEW TAUONG DH KY THUAT CONG NGHỆ TP.HCM

1.2: Mục đích nghién ett cscssosssssssssssesssesseseen ` 2

_ 1A Phương pháp nghiên cứu "¬— re " KH HH6 11x, 3 |

15, GiGi ham AB tBiccsccsscsssssssssnsuscrestanutunananananananenananaianananenie 3

1.6 Thời gian địa điểm ÔỎ triệu 3

1.7 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn _ " ` ng _ 3

1.8 Tính mới của đề tài co Hee ¬— Heo s4

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ DỮ LIỆU CỦA ĐÈ BÀI -.s 22222 EtnrezErzeee 5

2.1 Tổng quan về chất thải chăn nuôi và tác động môi trường của chất thải chăn

2.1.1 Thành phần và tính chất của chất thải chăn nuôi .sccccsverra 5

2.1.2 Tác động môi trường của chất thải chăn nuôi . . + 5° 55cs++xsrxe2 7

2.2 Tổng quan về cây dầu mẽ (2zfropha curcas Ì”)+ «e-cececcecececee B 2.2.1 VỊ trí phân loại - « - HA há nế t0 ke "Ầ 8

2.2.2 Nguồn gốc - "— "- TH 111111113 11111 01 tà H111 018 re 8

2.2.3 Dic diém sinh hoc (Jatropha curcas L.) HE 9

2.3.1 Khái niệm đất ngập nước ¬ 1

.2.3.2 Các định nghĩa về đắt ngập nước THHHHHheHu hư se T1 2.3.3 Chức năng Đất ngập nước - ccasacacdscsenaceeeneneees "¬ le

2.3.4 Téng quan vé đất ngập nước xử lý nước thải g1 ng hp 11

CHƯƠNG 3: NỘI DỰNG VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 15

3.1 Nghiên cứu tài liệu Tỉnh Ha na He rerererrseeeereee 15

3.2 Nghiên cứu mô hình thực nghiệm -. - Ô 1S

3.2.1 Mô hình thí nghiệm - S222 szrseesseese T8 3.2.2 Thí nghiệm 1: Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải chăn nuôi của cây

3.2.3 Thí nghiệm 2: Nghiên cứu khả năng sử dụng nước thải chăn nuôi làm nguồn

dinh dưỡng của cây Jafrophg -.-.ccceeeerirrerrirerireririee ~ ¬ 19

3.2.4 Kế hoạch thực hiện thí nghiệm s-ss=cce ¬ 20

3.2.5 Phương pháp xử lý kết quả thí nghiệm - 2.errererrre 20

CHƯƠNG 4 : KÉT QUÁ ~ THẢO LUẬN -22.21222722717 1e 21

4.1 Thí nghiệm: 1: Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải chan nuôi của cây

/Jatroph sccesscsccee KH ren —¬ "—— 11

4.1.1 Khảo sát ngưỡng nồng độ thích hợp của cây _ HH g0 ng kh 21

4.1.2 Khảo:sát lưu lượng tưới thích hợp cho cây -seeceeseeseoev22 4.1.3 Khảo sát thời gian lưu nước và nồng độ thích hợp 23 4.1.3.1 Chỉ tiêu về lượng bay hơi nước của mô hình -e-cr 23

4.1.3.2 Các chỉ tiêu lý hóa sinh học của nước thải đầu ra . - 24

4.1.3.3 Chỉ tiêu tăng trưởng chiều cao của cây «LH KH gu 1138

4.1.3.4 Chỉ tiêu tốc độ phát triển lá -e-cccceeeriiiirrriiio.2ÓÓ

4.2 Thí nghiệm 2: Nghiên cứu khả năng sử dụng nước thải chăn nuôi làm nguồn

dinh dưỡng của cây Jafropha Vesseusasseseqensaescssscssscsesescsesssesscasseseneeess 40

CHƯƠNG 5: KÉT LUẬN VÀ KIỀN NGHỊ sesvsecesnesenesseeteenens Lee 46 5.1, Kết Luận co tHHnHHHHHHHYnHẾHHH nH 01n0.0

DANH MUC CAC KY HIEU, CAC CHU VIET TAT

CHU VIET TAT GHI CHU

SS Chất rắn lo lửng _

_ DANH MUC CAC BANG BIEU |

Tinh chất nước thải chăn nuôi gia súc

Thành phần vật lý các vật liệu trong mô hình Thành phần nước thải đầu vào

Các chỉ tiêu hóa sinh học của nước chăn nuôi pha loãng

Sơ đồ bố trí thí nghiệm

Các phương pháp dùng để phân tích các chỉ tiêu môi trường

.Biêu hiện của thực vật trong quá trình khảo sát

Lượng nước sử dụng cho các thành phần trong mô hình

Chỉ tiêu BOD; của nước thải sau khi xử lý |

Chỉ tiêu COD của nước thải sau khi xử lý

Chỉ tiêu Nitơ tổng của nước thải sau khi xử lý

Chỉ tiêu Photphp tổng của nước thải sau khi xử lý

“Chỉ tiêu SS của nước thải sau khi xử lý

_ Các chỉ tiêu nước thải sau thời gian lưu 7 ngày

Tải lượng xử lý ô nhiễm của cát đá, thực vật ở nồng độ 30%

Sinh khối của cây sau quá trình thí nghiệm

Hàm lượng N tích lũy trong vật liệu

Hàm lượng N tích lũy trong thực vật

Hàm lượng N tích lũy trong vật liệu và thực vật

DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH_

- Hình 2.1 Quả và hạt của cây Jatropha

Hình 2.2 Đắt ngập nước nhân tạo có dòng chảy mặt

Hình 2.3 Đất ngập nước nhân tạo có dòng chảy ngầm

- Hình 3.3 Mô hình thực vật ˆ

Hình 4.1 Phản ứng của cây ở giai đoạn thích nghỉ nồng độ nước thải 20%

Hình 4.2 Phản ứng của cây ở giai đoạn thích nghỉ nồng độ nước thải 30%

ˆ Hình 4.3 Phản ứng của cây ở giai đoạn thích nghỉ nồng độ nước thải 40%

Hình 4.4 Biểu hiện của cây sau 3 ngày lưu nước với lưu lượng 1,51; 21; 2,51; 31 |

Hình 4.5 Cân bằng nước trong mô hình Hình 4.6 Biến thiên chỉ tiêu BOD; của nước thải chan nuôi ở từng nồng độ 10%, 20%, 30% 40% trong thời gian lưu là 3,5,7 ngày

Hình 4.7 Biến thiên hiệu quả xử lý chỉ tiêu BOD; của nước thai chăn nuôi ở các

nông độ 10%, 20%, 30% 40% trong từng thời gian lưu là 3,5,7 ngày

Hình 4.8 Biến thiên chỉ tiêu COD của nước thải chăn nuôi ở từng nồng độ 10%,

20%, 30% 40% trong thời gian lưu là 3,5,7 ngày ,

Hình 4.9 Biến thiên hiệu quả xử lý COD của nước thải chăn-nuôi ở các nồng độ

` 10%, 20%, 30% 40% trong từng thời gian luu 1a 3,5,7 ngay ,

aa) Hinh 4 10 Bién thiên chỉ tiêu nitơ của nước thải chăn nuôi ở từng nồng độ 10%,

20%, 30% 40% trong thời gian lưu là 3,5,7 ngày

Hình 4.11 Biến thiên hiệu quả xử lý nitơ của nước thải chăn nuôi ở các nồng độ

10%, 20%, 30% 40% trong từng thời gian lưu là 3,5,7 ngày

Hình 4.12 Biến thiên chỉ tiêu photpho của nước thải chan nuôi ở từng nồng độ 10%, 20%, 30% 40% trong thời gian lưu là 3,5,7 ngày

Hình 4.15 Biến thiên hiệu quả xử lý SS của nước thải ở các nồng độ 10%, 20%,

30% 40% trong từng thời gian lưu là 3,5,7 ngày

Hình 4.16 Tái lượng xử lý của thực vật và vật liệu ở nồng độ 30%

Hình 4.17.Tốc độ phát triển thân cây ở các nồng độ 10% - 40% sau 30 ngày thí

nghiệm

Hình 4.18 Tốc độ phát triển của lá sau 30 ngày thí nghiệm _

Hình 4.19 Biểu hiện hàm lượng N tích lũy trong các thành phần của cây

Hình 4.20 Cân bằng đạm trong mô hình

nên diện tích đất canh tác dẫn bị thu hẹp, năng suất cây trồng khó có những đột biến

nhảy vọt, vì vậy ngành chăn nuôi sẽ là hướng phát triển kinh tế hộ và được đây

mạnh trong những năm tới; phát triển chàn nuôi giúp cho việc xóa đói giảm nghèo, tạo việc làm, tăng thu nhập và cái thiện điều kiện sống cho người nông dân Tuy

nhiên từ việc phát triển cao độ này, đã làm phát sinh một vấn đề nan giải, thu hút sự

quan tâm sâu sắc của xã hội đó là sự ô nhiễm môi trường |

Theo số liệu thống kê 01/10/2008, Việt Nam có gần 2,90 triệu con trâu;

6,34 triệu con bò; 26,701 triệu con lợn; 247,320 triệu con gia cầm; 1,48 triệu con

đê, cừu; 121 ngàn con ngựa Với lượng gia súc này ước tính chất thải rắn của đàn vật nuôi nước ta khoảng 80- 90 triệu tấn, chất thải lỏng ước tính vài chục tỷ m?;

chat thải khí khoảng vài trăm triệu tấn Đây là một trong nguồn thải gây ô nhiễm nguồn nước và không khí và đang trở thành một vấn để quan tâm của công chúng

và các cơ quan quản lý môi trường

Để giải quyết bài toán về môi trường, các nhà quản lý môi trên thế giới

cũng như Việt Nam ta thường áp dụng các biện pháp kỹ thuật, đưa các trang thiết bị vào quá trình xử lý nhằm giữ lại các chất ô nhiễm hoặc chuyển chúng từ đạng độc

phẩm vô cơ và chât độc hại, và đòi hỏi chi phí đầu tư, vận hành lớn mà không phải

sang dạng không độc, thải ra môi trường Nhưng với giải pháp này, lại tạo ra sản

cơ sở sản xuất nào cũng thực hiện được, đặc biệt là những hộ kinh tế chăn nuôi nhỏ

lẻ ở nông thôn Việt Nam Trước tình hình đó, việc tìm ra những phương pháp xử lý

mà ít tốn kém và ít sử dụng hoá chất là vấn dé đang được các nhà nghiên cứu tìm hiểu Trước yêu cầu đó phương pháp phytoremediation sử dụng thực vật có khả

năng hấp thụ chất ô nhiễm trong môi trường nước hay đất để xử lý, cải tạo môi

trường bị ô nhiễm đã được tìm ra và ngày càng được ứng dụng rộng rãi trên toàn thế giới cũng như ở Việt Nam Phương pháp sử dụng thực vật xử lý chất ô nhiễm là

một phương pháp đơn giản, vốn đầu tư thấp, không tạo ra các sản phẩm vô cơ và -

chất độc hại, thích hợp cho hộ chăn nuôi nhỏ lẻ ở những vùng nông thôn, những

vùng chưa có hoặc thiếu điện Hơn thế nữa sử dụng thực vật còn mang lại vẻ đẹp về ˆ

mặt cảnh quanvà tạo ra một nguồn năng lượng sạch đáp ứng được nhu cầu về năng

lượng đang thiếu thốn của thế giới -

Vì vậy sử dụng thực vật dé xử lý nước thải chăn nuôi nhằm góp phần tìm ra một giải pháp thích hợp cho công tác giảm thiểu ô nhiễm môi trường từ hệ thống

sản xuất ngành chăn nuôi và giải quyết vấn đề năng lượng cho xã hội - |

1.2.- Mục đích nghiên cứu

Nghiên cứu được thực hiện nhằm mục tiêu tìm ra các thông SỐ:

- Khả năng xử lý nước thải chăn nuôi của mô hình bãi lọc thực vật trồng cây

dầu mè, thể hiện qua việc khảo sát về lượng nước tưới, nồng độ nước thải chăn nuôi

- Nghiên cứu khả năng sử dụng nước thải chăn nuôi như một nguồn định dưỡng thông qua các khảo sát: phát triển chiều cao, tích lũy sinh khối của cây dầu

1.3 Nội dung nghiên cứu _ - Tìm hiểu vệ thành phần, tính chất của nước thải, đời sống và khả năng phát triên của cây dầu mè (Jaropha curcas L.), kha nang lọc nước của dat |

- Chuan bị mô hình thí nghiệm: dựng mô hình và đo đạc các thông số vật ly, hóa học của mô hình; tạo điều kiện thích nghỉ cho cây dau me, do dac cac c thông số đầu vào của nước thải chăn nuôi

- Vận hành mô hình:

Thí nghiệm l1: Nghiên cứu khả năng xử lý nước của cây dầu mè thông qua các khảo sát ngưỡng chịu đựng của cây, lượng nước tưới, nồng độ thích hợp và thời

gian lưu nước tối ưu, được kiểm tra qua: tốc độ bay hơi nước bề mặt, các biểu hiện-

của cây trong môi trường nước thải, các chỉ tiêu tăng trưởng, phát triển của thực

Thí nghiệm 2: Nghiên cứu khả năng sử dụng nước thải chăn nuôi làm nguon dinh dưỡng thông qua các khảo sát các chỉ tiêu tăng trưởng của cây, phát triển chiều

cao, tốc độ phát triển lá, tăng trưởng sinh khối của cây, khả năng tích lũy đạm trong ˆ

cơ thể của cây cũng như các thành phần của cây |

L4 | Phương pháp nghiên cứu

- Phương pháp nghiên cứu, thu thập tài liệu liên quan đến đẻ tài như thành phần tính chất nước nước thải chăn nuôi, phương pháp xử lý nước thải bằng thực

- Phương pháp lấy mẫu

- Phương pháp nghiên cứu trên mô hình |

- Phuong pháp phân tích để đánh giá khả năng xử lý nước thải chăn nuôi của

cây dầu mè thông qua sự biến thiên đầu vào và đầu ra của các chỉ tiêu COD, BOD¿,

Chỉ kiểm tra các thông số BOD;, COD , tông N,P và S§

= Đề tài nghiên cứu chỉ mới-thực hiện trong phạm vi mô hình, chưa thực hiện

` Và img dụng ra bãi lọc ngoài thực tế

Thực vật sử dụng là cây dầu mè 2 tháng tuổi, chưa khảo xác được khả năng

xử lý nước của thực vật qua các giai đoạn phát triển của cây

Chỉ mới khảo xác trên loại nước thải chăn nuôi

Thời gian: thực hiện trong thời gian 01/4/2010 đến ngày 01/07/2010

Két qua nghiên cứu sẽ xác định được khả năng xử lý của cây Jatropha đối

với môi trường nước thải chăn nuôi, các thông số này rất cần thiết dé tính toán ra

_ một bãi lợc thực vật hoàn thiện để xử lý nước thải chăn nuôi |

Việc sử dụng thực vật để xử lý, loại bỏ chất ô nhiễm đã được áp dụng rộng ˆ

rãi từ lâu, đây là một phương pháp, một công nghệ thân thiện với môi trường, không hoặc ít dùng hóa chất, chỉ phí xử dụng thấp hơn rất nhiều so với các công nghệ truyền thống Tuy nhiên đề tài đưa ra một hướng mới là str dung cAy Jatropha

| để xử lý chất thải, cây có ưu điểm là có khẳng chịu hạn cao, thích nghi với môi

.trường nước thải tốt và hơn hết là có tuổi thọ cao hơn các loài cây thủy sinh, cây -

thủy sinh có tuổi thọ thấp nên khi chết đi sẽ tạo ra một nguồn ô nhiễm khác Ngoài các-tính năng đó, cây Jafropha cung cấp một nguồn lợi lớn, cũng như cung cấp một

nguồn nguyên liệu sạch, hạn chế được việc khai thác dâu mỏ dưới lòng đất, gây ô

CHUONG 2: CƠ SỞ DỮ LIỆU CỦA ĐẺ BÀI

2.1 Tổng quan về chất thải chăn nuôi và tác động môi trường của chất thải

chăn nuôi

2.1.1 Thành phần và tính chất của chất thải chăn nuôi

2.1.1.1 Nguồn phat thai 6 nhiễm |

Chat thai sinh ra do hoạt động chăn nuôi bao gồm chất thải ở dạng lỏng như phân, thức ăn, ỗ lót, xác gia súc, gia cầm chết, vỏ bao bì thuốc thú y, nước tiểu,

nước rửa chuồng và khí thải chăn nuôi Khối lượng chất thải sinh ra từ vật nuôi phụ thuộc vào chủng loại, giống, giai đoạn sinh trưởng, chế độ dinh dưỡng và

phương thức vệ sinh chuông trại |

2.1.1.2 Thành phần chất thải rắn

a Xácgiasúc _ Chúng có đặc tính phân huỷ sinh học, bốc mùi hôi thối lan nhanh trong không khí và cũng như tác nhân truyền cho người và vật nuôi l

b Thức ăn thừa

- Thức ăn thừa, thức ăn bị rơi vãi từ chăn nuôi cũng góp phan gay 6 nhiễm

ˆ môi trường Thành phần của chúng hầu hết là các chất hữu cơ dễ phân huỷ như

cám, ngũ cốc, bột cá, tôm, vỏ sò, khoáng chat, Trong tu nhién chat thai nay bi

_ phân huỷ sinh ra mùi khó chịu, ảnh hướng đến môi trường xung quanh

Phân là phần thức ăn không được gia súc hấp thu, bị bài tiết ra ngoài bao gồm: các thức 2 an ma co thé vật nuôi không thể không hấp thu được hay các chất ' không được các “mến tiêu hoá hay các vi sinh tiêu hoá (như chất xO, prétéin, chất béo ), cde thie an bé sung (thuốc kích thich tang truong, du lượng khang sinh, ), các men tiêu hoá sau khi sử dụng bị mất hoạt tính, các mô tróc ra từ niêm mạc ống tiêu hoá và chất nhờn .Ngoai ra trong phan gia sic còn chứa rat nhiéu virus, vi trùng, ấu trùng, trứng giun sán có hại cho sức khỏe của con người và gia súc Các loại này có thé ton tại từ vài ngày đến vài tháng trong phân, trong nước

thải và trong đất

d Vật t dung chăn nuôi, bệnh phẩm t thú y

Các vật dụng chăn nuôi hay thú y bị bỏ lại như bao bì, kim tiêm, chai lọ

đựng thức ăn, thuốc thú y, cũng là một nguồn quan trọng dễ gây ô nhiễm môi

trường Đặc biệt các bệnh phẩm thú y, thuốc khử trùng, bao bì đựng thuốc có thể

| xếp vào loại các chất thải nguy hại, cần phải có biện pháp xử lý như chất thải nguy

2.1.1.3 Thanh phan chit thải lông

a Nước tiểu

Thành phần nước tiểu chủ yếu là nước (chiếm trên 90% tông khối lượng

nước tiểu), Ngoài ra, nước tiểu còn chứa một lượng lớn nitơ (phần lớn dưới dạng urê) và phốtpho Urê trong nước tiêu dễ phân huỷ trong điều kiện có oxy tạo thành khí ammoniac Do đó, khi động vật bài tiết ra bên ngoài chúng dễ dàng phân huỷ

tạo thành amoniac gây mùi hôi Nhưng nếu sử dụng bón cho cây trồng thì đây là nguồn phân bón giàu nitơ, phốt pho va kali

b Nước thải :

Nước thải từ hoạt động chăn nuôi có nguồn gốc từ việc tắm rửa gia suc, vé sinh chuéng trại, máng ăn uống: Và nước thải do vật nuôi bài tiết Thành phần nước thải có chứa các chất rắn lơ lửng, chất hữu cơ, nito, phốt pho và các thành phần khác, đặc biệt là vi sinh vật gây bệnh Thành phần hoá học của nước thải thay

đổi một cách nhanh chóng trong quá trình dự trữ |

Bang 2.3 Tính chất nước thải chăn nuôi gia súc

Trong hoạt động chăn nuôi, khí thải sinh ra bao gồm bụi lơ lửng và các hợp 2.1.1.4 Thành phân chất thải khí

chất hữu cơ gây mùi Các hợp chất hữu cơ này là sản phẩm của quá trình phân giải chất thải gia súc như đạm, hydrocacbon và các khoáng vi lượng khác nhau có tác hại kích thích mạnh lên cơ thể vật nuôi và con người

Các sản phẩm khí như NH;, HS, Indol, Phenol, Schatole sinh ra có thể

gây kích thích mạnh hệ hô hấp và ô nhiễm môi trường

2.1.2 Tác động môi trường của chất thải chăn nuôi

Đặc thù của ngành chăn nuôi là hàm lượng chất thải sinh ra nhiều, thành

| phần chất hữu cơ cao đễ phân huỷ sinh học, khả năng lan truyền ô nhiễm cao Việc kiểm soát chất thải của con vật là rất khó khăn, ảnh huởng lớn đến các thành phần môi trường như đất, nước, không khí Cho nên hoạt động chăn nuôi luôn mang mam bệnh nguy hiểm cho cây trồng, vật nuôi và con người trong khu vực chăn nuôi nếu không có giải pháp xử lý hoàn chỉnh

Chất thải chăn nuôi không được xử lý hop ly, lai thải trực tiếp vào môi

trường nước sẽ làm suy giảm lượng oxy hoà tan trong nước Thêm vào đó, chất thải

có chứa hàm lượng nitơ, phosphor cao nên đễ dàng tạo điều kiện cho tảo phát triển, gây hiện tượng phú dưỡng hoá nguồn nước mặt Hơn thế nữa, nước thải thấm vào

mạch nước ngầm gây ô nhiễm trầm trọng

2.1.2.2 Môi trường không khí Môi trường không khí xung quanh khu vực chăn nuôi có đặc trưng là mùi

hôi thối của phân và nước tiểu phát tán nhanh, rộng theo gió Vấn đề ô nhiễm môi

trường không khí gây khó khăn không kém gì ô nhiễm môi trường nước, bởi khả _' năng tác động đến sức khoẻ con người và vật nuôi một cách nhanh chóng nhất, dễ

' dàng nhất Các chất khí thường gặp trong chăn nuôi là CO, CHy, HạS,

NH;, Nhting khi nay cé tính chất gây mùi và ảnh hưởng đến sự sinh trưởng,

kháng bệnh của cơ thể Những khí này có thể được tạo ra với số lượng tương đối

lớn và có độc hại đặc biệt là ở những cơ sở chuồng trại kín hoặc là thiếu thông

thoáng

2.1.2.3 Môi trường đất

Trong chất thải gia súc, gia cầm có rất nhiều chất dinh đưỡng nếu bón vào đất sẽ làm tăng độ phì nhiêu cho đất Tuy nhiên do chứa nhiều chất hữu cơ, hợp chất nitơ, phosphor Nếu thải vào đất không hợp lý hoặc sử dụng phân tươi để bón cho cây trồng, cây sử dụng không hết sẽ có tác dụng ngược lại Lượng lớn nito,

phospho sé gay hiện tượng phú dưỡng hoá thành nitrat làm cho cây trồng Lượng vi

sinh vật chuyển hoá nito và phosphor sẽ làm hạn chế số chúng loại vi sinh vật khác

trong đất, gây mất cân bằng hệ sinh thái đất hiện tại trong trung tâm Thêm vào đó,

trong đất có nitrat cao khi trời mưa xuống sẽ thấm theo mạch nước ngầm gây ô

nhiễm nước ngầm |

2.2 Tổng quan về cây dầu mè (Jz2opha curcas L.)

— 2.2.1 Vị trí phân loại

Giới: Plantae

Ngành : Magnoliophyta Jatropha \a tén bit nguồn từ tiếng hi lạp:

_ Lớp: Magnoliopsida lafros (bác sĩ) và trophe (thực vật) ngụ ý dược tính

Bộ: Euphorbiale của cây Theo như Corell và Corell (1982) curcas là

Chi : Jatropha si | Nam cây được gọi là cây dầu mè hay cây cọc rào 7

Cape Verde, rồi lan truyền sang châu Phi, châu Á, sau đó được trồng ở nhiều nude,

trở thành cây bản địa ở khắp các nước nhiệt đới, cận nhiệt đới trên toàn thế giới

Hiện nay nhiều nước trên thế giới đang chạy đua phát triển cây này, nhất là các nước Án Độ, Trung Quốc, Thái Lan, Malaixia, Indonexia, Philippin, Mianma và nhiều nước Châu Phi, nhằm phục vụ nhu cầu năng lượng tại chỗ và xuất khẩu '

2.2.3 Dae diém sinh hoc (Jatropha curcas L.)

2.2.3.1 Mô tả và đặc tính thực vật Cây Dầu mè là cây bụi gỗ mềm, thân thẳng cao trung bình 6 m với tán rộng

Cành non mập và mọng nước, nhựa cây có màu trắng sữa hay màu vàng nhạt, lá

rụng sớm, mọc dày ở phần ngọn Lá có hình ovan, hoặc hình trái tìm, có lá chẻ thùy

3 đến 5 thùy Lá đài 6 - 40 cm, rộng 6 — 35 cm, cuống dài 2,5 — 7,5 cm Hoa thường

nở vào tháng 4 - 5 tạo thành nhiều chùm có màu vàng nhạt, hình chuông Hoa đực

có 10 nhị trong đó 5 nhị dính vào phần chân đế, 5 nhị kết lại thành bó Hoa cái rời

_ tạc VỚI bầu nhụy hình elip, chia làm 3 ô, với 3 núm nhụy phân nhánh Quả có dạng

nang, kích thước 2,5 - 4 cm về chiều ngang và đường kính Quả chia thành 3 ngăn,

hạt nằm trong các ngăn này Hạt cây thuôn màu đen kích thước 2x1 cm Dầu mè là một loài lưỡng bội với công thức bộ gene là 2n=22 nhiễm sắc thẻ

Cây dầu mè có thể phát triển trong các điều kiện khí hậu khô cẳn Điều kiện

thích hợp nhất cho cây phát triển là mưa ít (200mm) nhưng cây có thể sống được ở

nơi có lượng mưa từ 520 - 2000mm Khi gặp hạn hán, cây thích ứng bằng cách rụng hầu hết lá để làm giảm sự thoát hơi nước Nhiệt độ thích hợp cho cây là 18-28,5 °C

.Ngoai ra, cay con chiu được đất sỏi sạn, đất nghèo kiệt, độ đốc tới 30 - 400, chiu hạn, chịu đất xấu, không cháy, không bị gia súc ăn, rất ít sâu bệnh Điều kiện dé hat

nay mam 1a khi hậu nóng âm Hoa nở trong mùa mưa và tạo quả trong mùa đông

2.2.3.3 Độc tố trong cây dầu mè

- phân bố rộng rãi trong các loài thuộc họ Thầu dầu và họ Day Cac phorbol este trong dầu là chất độc có thể kích thích u bướu và gây viêm, đòi hỏi phải được khử độc dầu khi được sử dụng trong công nghiệp và ngay cả khi có khả năng có sự tiếp xúc trực tiếp của con người với dầu

Thành phần gây độc trong khô dầu là curcin Curcin là độc tố thực vật (toxalbumin -albumin độc) được tìm thấy chủ yếu trong hạt, cũng có trong quả và

nhựa Bản chất hóa học của curcin là các protein tạp có độc tính cao, "tương tự độc

tố vi khuẩn về cấu trúc và các chức năng sinh lý

22.4 Mật số ứng dụng cây dầu mè trong kinh tế và môi trường :

2.2.4.1 Trong kinh tế:

-Tạo ra nguồn nguyên liệu sản xuất dầu diesel sinh hoc: phát hiện quan trọng nhat tir Jatropha ‘la lây hạt làm nguyên liệu sản xuất dầu điesel sinh học Hạt : Jatropha có hàm lượng dầu trên 30%, từ hạt ép ra dầu thô, từ dầu thô tinh luyện được diesel sinh học và glyxerin Là loại dầu cháy hết và không có lưu huỳnh, dầu

sạch, thân thiện với môi trường, giá thành rẻ nhất, chất lượng tốt, tương đương với

_ dau diesel hóa thạch truyền thống

-Bã làm phân hữu cơ và thức ăn chăn nuôi: sau khi ép dâu, bã khô có thê

được sử dụng làm phân hữu cơ rất tốt để bón cho: các loại cây trồng, nhất là cho vùng sản xuất nông nghiệp hữu cơ, nông nghiệp sạch, vừa góp phần sản xuất sản phẩm sạch, vừa nâng cao độ phì của đất

-Là nguồn dược liệu: nhiều bộ phận của cây này có thể chữa bệnh như lá, vỏ

cây, hạt và rễ Rễ trị tiêu viêm, cầm máu, trị ngứa; dầu của hạt có thể nhuận tràng; dịch nhựa trắng tiết ra từ vết thương của cành có thé tri viêm lợi, làm lành vết thương, chữa trị bệnh trĩ và mụn cơm; nước sắc từ lá dùng để chữa trị bệnh phong

thấp, đau răng

2.2.4.2 Trong môi trường:

Jatropha là cây lâu năm, phủ đất cực kỳ tốt, tuổi thọ 50 năm, sinh trưởng

_ phát triển được ở hẳu hết các loại đất xấu, nghèo kiệt, đất đốc, đất trơ sỏi đá, không

cháy, gia súc không ăn Bởi vậy cây Jatropha trồng trên các vùng đất dốc sẽ được

coi là cây "lắp đầy" lỗ hỗng sinh thái ở các vùng sinh thái xung yếu miễn núi, sớm

tạo ra thảm thực bì dày đặc chống xói mòn, chống cháy, nâng cao độ phỉ của đất

Không những vậy, Jatropha còn có thể trồng ở các vùng đất sa mạc hóa, bãi thải

khai thác khoáng sản, góp phần phục hồi hệ sinh thái các vùng này

2.3 Tổng quan đất ngập nước 2.3.1 Các định nghĩa về đất ngập nước Theo công ước Ramsar( năm 1971) đất ngập nước được định nghĩa như sau:

“Dat ngập nước được coi là các vùng đầm lầy, than bùn hoặc vùng nước dù là tự nhiên hay nhân tạo, ngập nước thường xuyên hoặc từng thời kỳ, là nước tĩnh, nước

chảy, nước ngọt, nước lợ hay nước mặn, bao gôm cả những vùng biên mà độ sâu

mực nước khi thủy triều ở mức thấp nhất không vượt quá 6m”

Chức năng đất ngập nước là khả năng hệ sinh thái đất ngập nước c thực hiện

một nhiệm vụ cụ thể Đất ngập nước có 3 chức năng:

-Chức năng sinh thái: nạp nước ngắm, hạn chế ảnh hưởng của lũ lụt én định

vi khí hậu, chống sống, bão, ổn định bờ biến vả chống xói mòn, xử lý nước, giữ lại

chất cặn, chất độc, chất ô nhiễm, giữ lại chất dinh dưỡng , sản xuất sinh khối, giao

_ -Chức năng kinh tế: các loài động vật thường rất phong phú ở các vùng đất ngập nước, tạo nên nguồn tải nguyên thiên nhiên phong phú, có thể khai thác để phục vụ lợi ích kinh tế như tài nguyên rừng, thuỷ sản, tài nguyên có và tảo biển, sản phẩm nông nghiệp, cung cấp nước ngọt, tiêm năng năng lượng

-Giá trị đa dạng sinh học: đóng vai trò quan trọng trong nền kinh tế, bảo vệ

- môi trường và đa dạng sinh học Giá trị đa dạng sinh học bao gồm cả giá trị văn

_ hóa, nó liên quan tới cuộc sống tâm linh, các lễ hội truyền thống và cáo, hoạt động

du lich sinh tháiHệ thống đất ngập nước như là công cụ xử lý nước thải

2 4 3 Tổng quan về đất ngập nước xử lý nước thải

Từ lâu đất ngập nước đã được biết là có giá trị đa dạng sinh học rất cao, giúp

điều hoà chế độ thuỷ văn nước mặt và nước ngầm thậm chí còn có khả năng cải tạo

chất lượng nước, đặc biệt là giúp loại bỏ các chất ô nhiễm hữu cơ, chất rắn lơ lửng

-_ và vi khuẩn gây bệnh Tuy nhiên đất ngập nước đều là những khu vực sinh thái

nhạy cảm cần được báo vệ nên không thể lạm dụng cho mục đích xử lý nước thải

Vì vậy trong khoảng một thập kỷ trở lại đây nhiều công trình nghiên cứu tiến hành

ở nhiều quốc gia như: Mỹ, Úc, Châu âu, Châu Phi và Châu Á về phương pháp xử

lý nước thải bằng đất ngập nước nhân tạo được thiết kế và xây dựng mô phỏng theo | các điều kiện sinh thái, thuỷ văn của đất ngập nước tự nhiên

Hệ thống xử lý đất ngập nước nhân tạo thường bao gồm một hoặc một vài hồ nước nông (<lm), có trồng thực vật thuỷ sinh trôi nổi như: bèo tây, bèo ta, hoa

súng, tảo, sậy, đước Với các đặc điểm này, hệ thống xử lý nước thải bằng sự kết

hợp các quá trình vi sinh, sinh hoá, hoá học hoàn toàn tự nhiên

2.3.3.1 Phân loại đất ngập nước nhân tạo xứ lý nước

Có thể phân loại đất ngập nước xử lý nước thải thành hai loại:

~ Loại l: Dat ngập nước.nhân tạo có dòng chảy mặt (Free water surface — FWS - bãi

Hinh 2.4 Dat ngập nước nhân tạo có dòng chảy mặt

Trự tin ine mg THe Rg ra

omy tani

.2.3.3.2 Khả năng xử lý chất ô nhiễm của đất ngập nước nhân tạo

Dat ngập nước hoạt động như một vật liệu thấm, lọc nước thải bản, sau khi

qua khu vực đất ngập nước, nước thải ban sẽ được lọc, khử các chất nitrogen, phosphorus hay chất độc thông qua chức năng thấm lọc, lắng, hấp thu của bộ rễ, các _

hat tram tich trong nước, hạt đất và các vi sinh vật hoạt động trong nên dat

-Loại bỏ chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học

-Loại bỏ các chất rắn( lọc)

-Loại bỏ nitơ

-Loại bỏ Photpho -Loại bỏ kim loại nặng

-Loại bỏ vi khuẩn và virus 2.3.3.3 Một số nghiên cứu: về ứng dụng đất ngập nước nhân tạo trên

thế giới và Việt Nam

Ye

% Đất ngập nước xử lý nước thải trến, thé gidi

Nghiên cứu xử lý nước thải công nghiệp, nước rỉ bãi rác bằng bãi lọc trồng

_ Nghiên cứu xử lý bùn bể phốt bằng bãi lọc ngầm trồng cây

_ Nghiên cứu về loại bỏ vi sinh vật trong nước thải

Bãi lọc trồng cây ở Bắc Âu

+» Đất ngập nước xử lý nước thải ở Việt Nam |

—_ Công nghệ xử lý phân bùn bể photphat bằng bãi lọc ngầm trồng cây có dòng

| chảy thăng đứng - Trung tâm kỹ thuật môi trường đô thị và khu công nghiệp

- trường Đại học Xây dựng phối hợp với Viện KH & CN Môi trường Liên bang Thụy Sỹ SANDEC, EAWAG

~ Công trình nghiên cứu làm sạch nước Hồ Tây bằng cây thủy sinh

— Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng bãi lọc ngầm trồng trồng cây dòng chảy thắng đứng trong điều kiện Việt Nam - PGS.TS Nguyễn Việt

Anh và nhóm nghiên cứu thực hiện

- 2.3.3.4 Ưu nhược — điểm khi sử dụng thực vật làm sạch môi trường

-Quá trình công nghệ không đòi hỏi kỹ thuật phức tạp

-Sinh khối tạo ra sau quá trình xử lý được ứng dụng vào- nhiều mục đích

khác nhau: làm nguyên liệu cho thủ công mỹ nghệ, làm thực phẩm cho người và

gia súc, làm phân bón cải tạo đất: |

-Bộ rễ thân cây ngập nước là giá thể rất tốt đối với vi sifh vat, sy vận chuyển

-Sử dụng thực vật xử lý nước trong nhiều trường hợp không cần cung cấp năng lượng do vậy có thể ứng dụng ở những vùng hạn chế việc cung cấp năng lượng

— ® Nhượcđiểm: -

“fen tích cần dùng để xử lý chất thải lớn, chúng luôn đòi hỏi phải có đủ

ánh sáng Sự tiếp xúc giữa thực vật và ánh sáng trong điều kiện có đủ chất dinh

đưỡng cảng nhiều thì quá trình chuyển quá càng tốt Do vậy diện tích bề mặt càng nhiều càng tốt Nó rất thích hợp cho những vùng nông thôn, những vùng không _ được cấp điện ¬

-Trong trường hợp không có thực vật VSV không có nơi bám vào Chúng |

dé dang trôi theo dòng nước hoặc lắng xuống đáy Rễ thực vật có thê là nơi các

VSV gay hai định cư chúng là tác nhân sinh học gây ô nhiễm môi trường mạnh

ang 15

CHƯƠNG 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM

3.1 Nghiên cứu tài liệu | |

_— Điều tra về thành phần, tính chất nước thải chăn nuôi

— Nghiên cứu các tài liệu có sẵn về cây Dầu mè ở Việt Nam

—_ Nghiên cứu thu hoạch các hình ảnh của thực vật

— Nghiên cứu tài liệu về tình hình sinh trưởng và phát triển của cây, khả năng

nhiễm sâu bệnh |

— Nghiên cứu công nghệ xử lý nước thai bằng thực vật

3.2 Nghiên cứu mô hình thực nghiệm 3.2.1 Mô hình thí nghiệm

3.2.1.1 Chuẩn bị cây và vật liệu thí nghiệm

$% Vật liệu thí nghiệm:bạt che mưa, nắng, xô nhựa 201, ong nhựa 16mm, ông - đong 100 ml, da cat , Keo Dan, Silicon, "

s%* Cây Jafropha được lấy từ khu trồng cây Jawopha ở Ninh Thuận, chọn | những cây 2 tháng tuổi, có chiều cao, số lá, chu vi thân tương đối giống -

Theo đề tài cây thực hiện qua ba giai đoạn:

.® Giai đoạn dưỡng cây Jatropha: Chon 12 cay Jatropha 2 thang tuéi, ré khoang 7-11 cm va than cay khoang 26-32 cm, tròng én dinh trén cac

e Giai doan cây thích nghĩ: Sau 3 tuần dưỡng, cây được thích nghi với

- môi trường nước thải chăn nuôi ở nồng độ pha loãng tăng dần trong

18 ngày Giai đoạn này giúp cây và VSV thích ứng tốt với nước thải

chăn nuôi, hạn chế sốc do sự thay đổi nồng độ

_—® Giai đoạn thí nghiệm: Cây được tưới nước thải chăn nuôi với các

nồng độ khác nhau Thời gian thí nghiệm trong 4 tuần

3.2.1.2 Xây dựng mô hình

Xô nhựa dung tích 20lit, chiều cao 30 cm, bán kính miệng 31cm, bán kính h đây

25cm, phía dưới đáy mô hình có ống nhựa Ø = 16 cm, dùng để lấy nước trong mô

hình ra

3.2.1.3 Thành phân nước thải đầu vào

"Môn

—_ Thời gian lấy mẫu: 2 lần vào tháng 03'— 05/2010 -

Bảng 3.2 Thành phần nước thải đầu vào

Sau 3 tuần trồng ôn định trên các thùng thí nghiệm, cây được thích nghỉ với môi trường nước thải chăn ở nỗng độ pha loãng tăng dần trong 18 ngày, với mỗi

(Oren TTT La

Trang 17

nồng độ lưu trong 3 ngày.Các mức nồng độ nước thải chăn nuôi phục vụ cho thí

nghiệm khảo sát ngưỡng chịu đựng của thực vật dao động từ 5%-50%, ngoài ra giai

đoạn này“ giúp cây thích ứng tốt với nước thải chăn nuôi, hạn chế sốc do sự thay đôi nồng độ Các chỉ tiêu pH, BOD;,COD, N tổng, P tông của các mẫu nước pha loãng được trình bày ở bảng sau:

Bảng 3.3 Các chỉ tiêu hóa sinh học của nước chăn nuôi pha loãng

môi trường bị ô nhiễm, số cây chết Từ đó xác định được ngưỡng chịu đựng của

3.2.2.2 Khảo sát 2: Khảo sát lượng nước tưới thích hợp cho cây

Tưới nước với lưu lượng từ 1,5 lít, 2 lít, 2,5 lít, 3 lít nước sạch vào mô hình,

Kiểm tra mỗi ngày, thêm vào lượng nước sạch đảm bảo duy trì mức nước không đổi trong suốt thời gian lưu Quan sát và ghi nhận các chỉ tiêu sinh trưởng, các biểu

hiện của cây Từ đó, xác định được lượng nước tưới thích hợp cho cây sinh trưởng

: 32.2.3 Khao sat 3: thoi gian lưu nước, và nồng độ thích hợp cho thực vật

Tưới nước thải chăn nuôi ở các nồng độ khác nhau 10%, 20%, 30%, 40% lên

mô hình Kiểm tra lượng nước còn lại trong mô hình mỗi ngày, thêm vào lượng nước sạch đảm bảo lưu lượng nước trong mô hình không thay đổi so với ngày đầu |

tiên Thu nước ở van xả nước đặt ở dưới mô hình sau thời gian lưu nước là 3, 5, 7

ngày Đo các thông số của mẫu nước đầu ra của mô hình, tính toán hiệu quả xử lý

So sánh với mẫu nước đầu ra của mô hình đối chứng là đất không trồng cây Thí nghiệm lô trồng cây được lặp lại 4 lần, lô đối chứng lập lại 2 lần Từ đó rút ra được

Trang 18

thời gian lưu nước, nồng độ thích hợp

Bang 3.4 : Sơ đồ bố trí thí nghiệm _

Lôi - Lô 2 Lô đôi chứng

10% 30% 10% | 40% 10% 20%

20% 40% - 30%- 130% 20% 40% Ghi chú: 10%, 20%, 30%,40% là nông độ pha loãng nước thải chăn nuôi

3.2.2.4 Các chỉ tiêu theo dõi

Các chỉ tiêu theo dõi bao gồm chỉ tiêu bay hơi nước trong mô hình, chỉ tiêu

- ly hóa, sinh học của nước đầu vào và đầu ra (COD, BOD,N, P, SS), chỉ tiêu sinh

trưởng của cây trông

kết quả của quá trình khảo sát lượng nước tưới thích hợp vào cây Mỗi ngày, mở

van xả ở mỗi mô hình, rút toàn bộ nước trong mô hình ra Dung ống đong đo lượng nước vừa rút ra, ghi chép lại chính xác tới từng ml Từ đó suy ra được lượng nước bay hơi từ bề mặt cát ( qua mô hình đối chứng không trồng cây) và lượng nước bay

~ hoi qua bề mặt lá Bổ sung nước sạch trở lại mô hình đúng với lượng nước ban đầu

+ Các chỉ tiêu bay hơi nước trong mô hình

Lượng nước bay hơi khỏi mô hình trồng cây và mô hình đối chứng lấy từ

Chỉ tiêu | Phương pháp

BOD; | Winkler cải tiễn

N | Phân huỷ và chưng cất Kieldal

SS - phương pháp khôi lượng

Phân tích kết cấu đất theo phương pháp Savinốp (phương pháp ray khô) -

Hiệu suất của mô hình được tính bằng công thức

H% = x 100%

Trong do: A: giá trị thông số trước xử lý

B: giá trị thông số sau xử lý

* Chỉ tiêu sinh trưởng của cây |

— Theo dõi các chỉ tiêu sinh trưởng: chiều cao (cm), số lá cây tình hình

— Chiều đài cây dài thân cây được tính từ mặt đất cho đến ngọn, số lá

của cây được đếm từ gốc cho đến ngọn | 3.2.3 Thí nghiệm 2: Nghiên cứu khả năng sử dụng nước thải chăn nuôi làm ˆ

Khảo sát 4: Khảo sát khả năng sử dụng nguồn dinh dưỡng đạm từ nước

Các chỉ tiêu cần khảo để thấy khả năng sử dụng nguồn dinh dưỡng đạm

trong nước thải chăn nuôi của cây Jatropha:

* Sự (tăng sinh khối (tươi và khô) của cây dau mid trong môi trường `

Trước khi tiến hành thí nghiệm, cây cần được đo chiều cao và khối lượng

Sau khi thí nghiệm kết thúc, cân đo lại chiều và khối lượng để xác định khối lượng

sinh khối tươi của cây

% Sự tích lũy nitrogen trong cát và sự phân bố nitrogen trong rễ, thân,

Đối với mẫu cát: sau khi mô hình vận hành xong, mẫu vật liệu được thu gom

lại và được trộn lại tạo mẫu đồng nhất Cân 10 8 mẫu cho vào 100ml nước cắt, lắc

trong 1 giờ để trích ly mẫu Phân tích chỉ tiêu N tổng cho 100 mÌ nước đó Từ đó suy ta được khả năng tích lũy Nitơ trên vật liệu Lượng tích lũy N trong vật liệu bằng lượng N có trong cát bằng lượng N tích lũy trong cát sau khi vận hành mô hình trừ đi lượng N có trong cát ban đầu

Đối với mẫu thực vật: chọn cây ở nồng độ lớn nhất 40% đẻ phân tích Mẫu

thực vật được chia làm 3 phần: rễ, thân, lá Cân khối lượng tươi của 3 phần này

Sây khô mẫu thực vật ở nhiệt độ 100 -105 °C, hút âm trong bình hút ẩm trong 1 giờ,

đem ra cân lại Sau đó tiến hành nghiền mẫu Cân 0,1g mau dem di phan tich Nito

tổng Từ đó suy Ta khả năng tích lũy nitơ ở các phần khác nhau của thực vật Lượng

- tích lũy N tích lũy thực vật bằng tổng lượng N đo được trong các phần khác nhau

3.2 Phương pháp xử lý kết quả thí nghiệm | ¬

Mỗi thông số liên quan được phân tích từ 3-5 lần để thu nhận giá trị trung

bình qua các lần đo kết quả của các thông số tại mỗi thời điểm đo được xử lý:

— Kiểm tra và loại bỏ các thông số thô đại

— _ Tính giá trị trung bình của các thông số đo sau khi đã loại sai số thô

— Tính độ lệch chuẩn của giá trị trung bình Giá trị trung bình được

chọn để tính toán và thể hiện trên đồ thị, số liệu tính toán cụ thể của

giá trị trung bình Và sai số của ‘gid tri trung binh tiược trình bày trong phụ lục

CHUONG 4: KET QUA—THAO LUAN |

4.1 Thí nghiệm 1: Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải chăn nuôi của cây

Jatropha - mm"

4.1.1 Khảo sát ngưỡng nồng độ thích hợp của cây Sau quá trình thí nghiệm khảo sát ngưỡng nồng độ thích hợp cho cây, biểu hiện phản ứng của cây với các nồng độ nước thải chăn nuôi khác nhau được thể

Bảng 4.1 Biểu hiện của thực vật trong quá trình khảo sát

Nông độ pha | Biểu hiện của cây

10% Cây phát triển bình thường, lá xanh tươi tốt, chôi cây phát triển bình thường

15% Cây phát triển bình thường, lá xanh tươi tốt, chỗi cây phát triên bình thường

30% Vài cây xuất hiện lá vàng, tốc độ phát triển chôi chậm hơn mây ngày trước

Nhận xét: Sau quá trình thích nghỉ nước thải, từ nông độ 5%, đến 20% cây

vẫn phát triển tốt, bình thường Nhưng khi sang nồng độ 30% vài lá có biểu hiện

vàng,.sang tới nông độ 40% lá cây một số chậu rụng lá, cây phát triển chậm Vì

vây, sau quá trình khảo xác nồng độ thích hợp cho cây chọn 4 mức độ nồng độ

10%, 20%, 30%, 40% để phục vụ cho các khảo sát tiếp theo

An

* #7

TRU VEN TRUONG BH KY TRUAT CONG NGHE TR.HCM

1 FP IMINO SR

4:12 Kháo sát lưu lượng tưới thích hợp chocây — ˆ

Tưới nước với lưu lượng từ 1,5 lít, 2 lit, |

2,5 lít 3 lít vào mô hình, Kiểm tra mỗi ngày,

thêm vào lượng nước sạch đảm bảo duy trì mức

nước không đổi trong suốt thời gian lưu Sau 3

ngày, khảo sát lưu lượng tưới thích hợp biểu

hiện của thực vật như sau:

Hình 4.4 Biểu hiện của cây sau 3 ngày lưu nước với lưu lượng 1,51; 21; 2,51; 31

Kết luận: Lượng nước tưới thích hợp cho cây trong mô hình là 1500 ml nước, ở lượng nước này cây có thể phát triển tốt, chổi cây phát triển, quá trình

quang hợp của lá cây bình thường, không xảy ra hiện tượng lá cây bị vàng do úng

nước Khảo sát này đã chứng mỉnh cây Jafropha là loài cây chịu ngập úng kém

4.1.3 Khảo sát thời gian lưu nước và nồng độ thích hợp |

4.1.3.1 Chỉ tiêu về lượng bay hơi nước của mô hình

Sau quá trình thí nghiệm, từ lượng nước bổ súng hằng ngày vào trong mô hình lập bảng thống kẻ lượng nước sử dụng cho các thành phần trong mô hình Số liệu lượng nước bổ sung hằng ngày được đặt trong phần phụ lục

Bảng 4.3 Lượng nước sử dụng cho các thành phần trong mô hình

Lượng nước bay hơi qua bê mặt lá ml 275 - — | 18% Luong nước thấm trong lớp vậtệu |mi 762 51%

CÂN BẰNG NƯỚC TRONG MÔ HÌNH

® Lượng nước còn giữ lại trong lớp vật liệu

# Lượng nước chảy ra + Liượng nước bay hơi qua mặt cát

Lượng nước bay hơi qua bê mặt lá

“heey

| Hình 4.5 Cân bằng nước trong mô hình

Nhận xét: Qua biểu đồ ta nhận thấy khi lưu nước trong mô hình, lượng nước chảy ra là 23%, lượng nước còn lại trong mô hình 77% Trong đó, lượng nước được

giữ lại trong lớp vật liệu chiếm 51%, lượng nước bay hơi ra khỏi mô hình tổng cộng

là 26% , bao gồm 8% là bay hơi qua bề mặt cát ( qua mô hình đối chứng), 18% là

bay hơi qua bề mặt lá (qua mô hình trồng cây xác định được lượng nước bay hơi qua bề mặt cát và lượng nước cây sử dụng)

Lượng nước bay hơi qua bề mặt lá nhiều hơn gấp đôi lượng nước bay hơi

qua bề mặt cát Điều này, có lẽ do cây dầu mè có lá to, xòe rộng nên tốc độ thoát hơi nước qua bề mặt lá nhiều hơn, điều này giúp cho quá trình xử lý nước hiệu quả hơn Nhưng cũng do cây có lá to, tán rộng, nên trong mô hình có trồng cây đã che

bề mặt cát, làm ảnh hưởng đến độ bay hơi bề mặt cát của mô hình trồng cây nhỏ hơn so với tốc độ bay hơi bề mặt cát của mô hình đối chứng, làm ảnh hưởng đến kết

quả thu được Ngoài ra, kết quả mà đề tài thu được còn phụ thuộc rất nhiều về các

điều kiện bên ngoài như thời tiết, nhiệt độ, khí hậu độ ẩm, do vậy kết quả chỉ mang tính chất tương đối

4.1.3.2 Các chí tiêu lý hóa sinh học của nước thải đầu ra

pH nước thải chăn nuôi là 7,9, pH nước thải đầu vào mô hình ( nước thải pha loãng đầu vào) 7,1- 7,4 khoảng pH này nằm trong giới hạn sinh trưởng, phát triển

của thực vật và hệ vi sinh vật, giúp cho các quá trình sinh hóa diễn ra thuận lợi

Nước thải đầu ra của mô hình đối chứng và mô hình thực vật đều giảm và

đều nằm trong quy chuẩn QCVN 24: 2009/BTNMT

b Biến đôi BOD; của các nghiệm thức BOD là lượng oxy cần thiết để vi sinh vật oxy hóa các chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học trong điều kiện hiếu khí, là một trong những chỉ tiêu quan trọng được dùng để đánh giá mức độ gây ô nhiễm của nước thải Sau quá trình vận |

hành kết quả chỉ tiêu BOD5 của nước thải sau khi xử lý được thống kê như sau:

Bảng 4.4 Chỉ tiêu BOD, cua nước thải sau khi xử lý

Mô hình có trông cây

Nghiệm gym bane thị (mg/l) BOD; | H% | BOD; | H% | BOD; | H%

10% 71 30 58 29 59 16 78 20% 142 61 57 53 63 35 75 30% 213 89 58 75 65 43 -f 80 40% 284 133 53 115 60 76 73

Mô hình đối chứng

(mg/l) BOD; H% BOD; H% BOD; H%

10% 71 42 41 40 43 31 57 20% 142 83 42 85 ‘40 65 54

Biến thiên BODS ở các nẵng độ trong 100

100 ves ‘om rin 0 ngay xM een eth tis ttdereee

*~BOD TB =~ BODDC Nàng độ ——BODTB —#=BODĐC Ning a

Biến thiên BODS ở các nồng độ trong

0 t=7ngay

10 “77a | Hình 4.7 Biến thiện hiệu quả xử lý chỉ

_ Nhận xét: Chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học ở các nồng độ đều

' giảm nhanh trong 3 ngày đầu, tốc độ phân hủy chất hữu cơ giảm lại trong những

ngày sau Chất hữu cơ được giữ lại qua lớp cát và đá, và được hệ vi sinh vật trong cát phân hủy khoảng 41- 60% Trong mô hình cây, chất hữu cơ còn được cây và hệ

vi sinh vật quanh rễ cây ‘hap thu, chuyén héa thành sinh khối và bay hơi qua bề mặt

lá nên hiệu quả xử lý chất hữu cơ trong mô hình cây cao hơn 50-83% Vì vậy, chất hữu cơ được cây hấp thu khoảng 11-23%.:

Qua quá trình làm thí nghiệm, nhận thấy nồng độ nước thải chăn nuôi 10%

sau thời gian xử lý 3,5,7 ngày đều đạt loại B QCVN 24:2009/BTNMT, nồng độ

nước thải 20%, 30% sau thời gian xử lý 7 ngày đều đạt loại B QCVN

24: 2009/BTNMT Hiéu quả chất hữu cơ xử lý trong thời gian 7 ngày là cao nhất Vì:

vậy có thê kết luận thời gian lưu nước càng cao thì hiệu quả xử lý càng cao

Hiệu quả xử lý chất hữu cơ có khả năng xử lý sinh học ở cùng 1 thời gian ở các nồng độ khác nhau tương đối ngang nhau Trong đó hiệu quả xử lý ở nồng độ

10% và 30% là tốt nhất, thời gian lưu 3 ngày hiệu quả là 58%, thời gian lưu 5 ngày hiệu quả lần lượt là 69%, 65% và thời gian lưu 7 ngày hiệu quả là 78%, 80%

heey

- e Biến đối COD của các nghiệm thức

COD (nhu cầu oxy hóa học là lượng oxy cần thiết để oxy hóa các chất hữu

cơ trong thành phần nước thải bằng phương pháp hóa học COD là thông số quan" trọng để khảo sát, đánh giá hiện trạng ô nhiễm và xác định hiệu quả của các công trình xử lý nước Qua quá trình xử lý hàm lượng COD của nược thải được thống kê

như sau:

Bảng 4.5 Chỉ tiêu COD của nước thải sau khi xử ly

| Mô hình có trông cây

Nghiệm COD dau vào 3 ngay 5 ngay 7 ngay

thức (me!) coD | H% | cop | H% | Cop | H%

Biển thiên COD ở nông độ 40%

Hình 4.8 Biên thiên chỉ tiêu COD của nước thải chăn nuôi ở từng nông độ 10%,

20%, 30% 40% trong thời gian lưu là 3;5, 7 ngay

Biến thiên COD ở các nồng độ trong

94 — & ngày =7 ngà

Hình 4.9 Biến thiên hiệu quả xử lý

COD của nước thải chăn nuôi ở các

| sả Trang 29 "

Nhận xét: Hiệu quả xử lý COD của cây Jatropha trong mô hình cũng khá cao 69- 94%%,.hàm lượng COD giảm nhanh trong 3 ngày đầu với hiệu suất là 69-82% và hiệu quả xử lý chậm dần trong những ngày sau đó: hiệu quả xử lý khoảng 81-89%

trong thời gian lưu 5 ngày, hiệu quả xử lý cao nhất là trong 7 ngày lưu 86- 94% Ở

nồng độ 10%, nước sau xử lý đạt loại B QCVN 24: 2009/BTNMT Chỉ tiêu COD giảm là nhờ chất hữu cơ được giữ lại qua lớp cát và đá, và được hệ vi sinh vật trong cát phân hủy khoảng 57-87 % ( qua mô hình đối chứng) EChất hữu cơ còn được cây và hê vi sinh vật quanh rễ cây hấp thu, chuyển hóa thành sinh khối và bay hơi qua bề mặt lá khoảng 6-19% -

Hiệu quả xử lý chất hữu cơ ở cùng I1 thời gian ở các nồng độ khác nhau

tương đối ngang nhau Trong đó, hiệu quá xử ly COD cao nhất là ở nồng độ 10%, ở

- nồng độ này dễ dàng cây đã thích nghỉ với môi trường nước thải nên tốc độ phát

os triển cây nhanh, chỗi cây mau lớn, lá to tạo điều kiện cho các chất hữu cơ hòa tan

được rễ hút lên, di chuyên qua thân và thoát hơi qua bề mặt lá, Hiệu quả xử lý COD

- ở nồng độ 40% tương đối thấp hơn so với các nồng độ khác, vì đây là nồng độ nước

thải cao nhất, cây phát triển kém, chéi lâu lớn, những ngày đầu lá rụng, về sau cay

đã thích nghỉ được với môi trường, nhưng khả năng phát triển của cây thấp, lá nhỏ

ít phát triển, điều này chứng tỏ khả năng hấp thu chất dinh dưỡng từ nước thải của

cây ở nồng độ này it.,

d Biến đổi N tổng của các nghiệm thức -

_Nitơ là một trong những nguyên tố chính của cuộc sống, là thành phần của _ protein va acid nucleic trong tế bào vi sinh vat, dong vat va thực vật Tuy nhiên nếu hàm lượng Nitơ trong nước quá cao sẽ gây độc ảnh hưởng tiến động vật, con người

Ngoài ra hàm lượng Nitơ trong nước quá cao khi thải ra môi trường ngoài sẽ gây ra - hiện tượng phú dưỡng hóa, tảo nở hoa Do vậy, cần phải loại bỏ hàm lượng N

trong nước thải trước khi thải ra môi trường ngoài Hàm lượng Nitơ của nước thải

_ sau khi xử lý đạt kết quả như sau:

Biển thiên N tổng ở nông độ 30% Biển thiên N tổng ở nông độ 40%

Hình 4.10 Biến thiên chỉ tiêu nitơ của nước thải chăn nuôi ở từng nông độ 10%,

20%, 30% 40% trong thời gian lưu là 3,5,7 ngày

Hiệu quả xử lý N trong t=7 ngày

Hình 4.11 Biến thiên hiệu quả xử lý nitơ của nước thải chăn nuôi ở các nồng độ

10%, 20%, 30% 40% trong từng thời gian lưu là 3,5,7 ngày |

Nhận xét : kết quả từ mô hình trồng cây cho thấy khả năng xử lý N tông khá tốt Trong 3 ngày, hàm lượng N tông giảm nhanh xuống khoảng 58-68 %, tới ngày lưu

thứ 5 hàm lượng N tổng vẫn tiếp tục giảm xuống, mặc dù tốc độ chậm lại so với

thời gian 3 ngày và xử ký được khoảng 71-80% so với hàm lượng đầu vào Sau 7 ngày lưu hiệu quả xử lý N tổng là cao nhất khoảng 82-90% .Ở nồng độ 10%, hàm _ lượng N tổng nước sau xử lý trong thời gian 3,5,7 ngày đều dat loai B QCVN 24:

Hiệu quả N tổng ở cùng 1 thời gian ở các nông độ khác nhau có sự chênh

lệch Trong đó, hiệu quả xử lý N tổng cao nhất là ở nồng độ 10%, Hiệu qua xử lý

N tổng ở nồng độ 40% là thấp nhất Hiệu quả xử lý ở mô hình trồng cây lớn hơn

mô hình đối chứng là khoảng 8-23%, khoảng này chính là lượng N đã được cây hấp

thụ và chuyển thành sinh khối _

Hàm lượng N tổng giảm là nhờ quá trình nitrat hóa/ khử Nito, ngoài ra lượng

Nitơ được hệ vi sinh vật xung quanh TẾ hấp thụ hoặc thực hiện những phản ứng sinh

ERT S0 S000