nghiên cứu mô hình xử lý nước thải chăn nuôi heo sau biogas bẳng đất ngập nước kiến tạo

Với lượng đàn gia súc gia cầm của Việt Nam 1 năm sản sinh ra trên 100 triệu tấn phân và số lượng lớn nước thải chăn nuôi gây mất vệ sinh môi trường, gây mùi hôi thối ô nhiễm nước, đất và

Trang 1

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI HEO SAU BIOGAS BẰNG ĐẤT NGẬP NƯỚC

KIẾN TẠO

Chuyên ngành: KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

Giảng viên hướng dẫn : ThS Vũ Hải Yến Sinh viên thực hiện : Ngô Duy Thi

TP Hồ Chí Minh, Tháng 07/2013

Trang 2

( Phiếu này được dán ở trang đầu tiên của quyển báo cáo ĐA/KLTN)

1 Họ và tên sinh viên/ nhóm sinh viên được giao đề tài (sĩ số trong nhóm 1 ):

Ngô Duy Thi MSSV: 0951080085 Lớp: 09DMT1

Ngành : Kỹ Thuật Môi Trường

Chuyên ngành : Kỹ Thuật Môi Trường

2 Tên đề tài : Nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi heo sau biogas bằng đất ngập nước kiến tạo

3 Các dữ liệu ban đầu : Chất lượng nước thải chăn nuôi heo sau biogas đầu vào trước

khi xử lý BOD là 349mgO2/l, COD 640mgO2/l, TSS 169mg/l, TN 118mg/l, TP 91.8mg/l, NO3- 1.5mg/l, NH4+ 108mg/l

4 Các yêu cầu chủ yếu : Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải chăn nuôi heo sau

biogas của mô hình đất ngập nước kiến tạo, so sánh hiệu quả xử lý của mô hình bão hòa và không bão hòa với thời gian lưu nước 3 ngày và 6 ngày, so sánh hiệu quả xử lý của sậy và lục bình

5 Kết quả tối thiểu phải có:

1) Chất lượng nước thải đầu ra sau khi xử lý

2) Kết luận mô hình bão hòa hay không bão hòa cho hiệu quả xử lý cao nhất

3) Kết luận cây sậy hay lục bình cho hiệu quả xử lý cao nhất

4) Rút ra kết luận về thời gian tối ưu nhất

Ngày giao đề tài: 01/04/2013 Ngày nộp báo cáo: 17/07/2013

Trang 3

SVTH: Ngô Duy Thi 1 MSSV: 0951080085 GVHD: ThS Vũ Hải Yến

MỞ ĐẦU

1 Tính cấp thiết của đề tài

Trong những năm qua, ngành chăn nuôi của Việt Nam phát triển liên tục Hàng năm tốc độ tăng trưởng của ngành từ 5 -12 % tùy theo loại hình chăn nuôi Sự phát triển chăn nuôi cũng góp phần phát triển kinh tế và đặc biệt là tăng thu nhập, cải thiện đời sống cho người chăn nuôi Tuy nhiên mặt trái của sự phát triển chăn nuôi

là hàng năm các khu vực chăn nuôi gây ra các vấn đề môi trường bao gồm nước, khí và chất thải rắn Với lượng đàn gia súc gia cầm của Việt Nam 1 năm sản sinh ra trên 100 triệu tấn phân và số lượng lớn nước thải chăn nuôi gây mất vệ sinh môi trường, gây mùi hôi thối ô nhiễm nước, đất và không khí tại các vùng lân cận của khu vực chăn nuôi Đặc biệt có nhiều bệnh dịch xuất phát từ các vùng nông thôn như sốt xuất huyết, viêm não Nhật Bản, cúm…do virus gây thiệt hại lớn về kinh tế

đe doạ sức khoẻ dân cư nông thôn.Cho đến nay phần lớn các chuồng trại vẫn chưa đáp ứng được các tiêu chuẩn kỹ thuật về chuồng trại và kỹ thuật chăn nuôi Hệ thống xử lý nước thải chưa hoàn chỉnh và vận hành đúng quy định

Ở các trại chăn nuôi theo qui mô công nghiệp, hình thức xử lý chất thải được áp dụng phổ biến là chất thải được xử lý qua hệ thống biogas Phương pháp này chủ

yếu dựa vào sự hoạt động phân hủy các chất hữu cơ của vi khuẩn trong điều kiện

yếm khí nhưng sau quá trình này các thành phần gây ô nhiễm môi trường vẫn còn ở

mức rất cao Việc tiếp tục xử lý nước thải sau biogas trước khi thải ra môi trường là rất cần thiết và cần phải xử lý đồng thời nhiều tác nhân gây ô nhiễm, đặc biệt là

chất hữu cơ, nitơ và phốt pho Hơn nữa những hạn chế về lãi suất và nhân lực trong đầu tư nông nghiệp luôn là những cản trở cho việc tìm ra giải pháp xử lý chất thải nông nghiệp

Trang 4

SVTH: Ngơ Duy Thi 2 MSSV: 0951080085 GVHD: ThS Vũ Hải Yến

Vì vậy, để xử lý nguồn nước thải từ sản xuất nơng nghiệp nĩi chung và chăn nuơi nĩi riêng, vấn đề quan trọng hàng đầu là việc lựa chọn cơng nghệ xử lý sao cho khơng những đạt tiêu chuẩn mơi trường được quy định mà cịn thích hợp khả năng tài chính và trình độ kỹ thuật của nơng dân Theo yêu cầu này, trong số các cơng nghệ xử lý nước thải hiện cĩ, cơng nghệ đất ngập nước kiến tạo tỏ ra phù hợp hơn cả vì cĩ chi phí xây dựng và vận hành thấp, khơng sử dụng năng lượng nhiều nhưng lại cĩ kết quả tương đương và khơng địi hỏi trình độ kỹ thuật cao để vận hành Trong thời gian gần đây, các cơng nghệ xử lý mơi trường bằng thực vật trên

mơ hình đất ngập nước cho thấy hiệu quả cao và thân thiện mơi trường.Vì những lý

do nêu trên thì đề tài “Xử lý nước thải chăn nuơi sau biogas bằng đất ngập nước

kiến tạo” được thực hiện với mục đích xử lý nước thải, bảo vệ mơi trường và phát

triển bền vững

2 Mục đích nghiên cứu:

• Nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuơi sau biogas trên mơ hình đất ngập nước kiến tạo

3 N ội dung nghiên cứu:

• Thu thập tài liệu liên quan đến thành phần tính chất nước thải sau biogas, đất

ngập nước, cây Sậy, cây Lục bình

• Bố trí thí nghiệm nhằm khảo sát khả năng xử lý nước thải chăn nuơi sau biogas của cây Sậy, Lục bìnhtrên mô hình đất ngập nước kiến tạo nhằm giảm thiểu ô nhiễm môi trường

• Xác định thành phần, một số chỉ tiêu hĩa lý của nước thải chăn nuơi sau biogas trước và sau xử lý:

+ Chất rắn lơ lửng (Suspension Solid): Chất rắn lơ lửng

+ COD (Chemical Oxygen Demand): Nhu cầu oxy hĩa học

+ BOD (Biochemical Oxygen Demand): Nhu cầu oxy hĩa sinh hĩa

Trang 5

+ Nitơ Kjeldahl, NO3 , NH4

+ Phosphor tổng

• Rút ra kết luận về thời gian và mô hình tối ưu

4 Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

• Đối tượng nghiên cứu: Nước thải chăn nuôi sau biogas

• Phạm vi nghiên cứu: Áp dụng mô hình đất ngập nước kiến tạo bão hòa và không bão hòa dùng thực vật thủy sinh cây Sậy (Phramites autralis),Lục bình(

Eichhornia crassipes)

5 Phương pháp nghiên cứu:

• Phương pháp thu thập tài liệu: thu thập, phân tích tổng hợp tài liệu từ sách báo, internet và các đề tài nghiên cứu có liên quan

• Phương pháp xây dựng và vận hành mô hình thí nghiệm: mô hình thí nghiệm

với 2 mô hình bão hòa và không bão hòa với thời gian lưu nước 3,6 ngày sử

- Xử lý nước thải bằng thực vật ít tốn kém chi phí so với các biện pháp khác

Thực tế cho thấy xử lý nước thải bằng thực vật chỉ chiếm 10 – 20 % so với các

Trang 6

biện pháp khác Phát triển công nghệ xử lý nước thải bằng thực vật làm giảm

hiệu ứng nhà kính, bảo vệ môi trường

- Sinh khối tạo ra trong quá trình xử lý được tận dụnglàm đồ gia dụng xuất khẩu

và làm phụ phẩm trong chăn nuôi tạo thêm nguồn thu nhập cho người dân

 Ý nghĩa môi trường

- Việc sử dụng hệ thống đất ngập nước nhân tạo để xử lý nước thải là quá trình xử

lý được thực hiện liên tục trong điều kiện tự nhiên và với một giá thành rẻ vì chi phí xây dựng và bảo quản thấp, đạt hiệu suất cao, chi phí thấp và ổn định, đồng

thời góp phần làm tăng giá trị đa dạng sinh học, cải tạo cảnh quan xanh trong lành cho khu dân cư và giải trí, thân thiện với môi trường và phòng chống ô nhiễm

7 Cấu trúc luận văn

Ngoài phần Mở đầu, nội dung nghiên cứu của luận văn được trình bày trong 5 chương:

 Chương 1: Tổng quan ngành chăn nuôi

 Chương 2: Tổng quan đất ngập nước và thực vật đất ngập nước

 Chương 3: Nội dung và phương pháp nghiên cứu

 Chương 4 : Kết quả và thảo luận

 Chương 5: Kết luận và kiến nghị

Trang 7

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN NGÀNH CHĂN NUÔI

1.1 Sơ lược ngành chăn nuơi heo

1.1.1 Vai trị

Chăn nuơi heo cĩ vai trị quan trọng trong hệ thống sản xuất nơng nghiệp cùng với lúa nước là hai hợp phần quan trọng và xuất hiện sớm nhất trong sản xuất nơng nghiệp ở Việt Nam Nĩi chung chăn nuơi heo cĩ một số vai trị nổi bật như sau:

 Cung cấp thực phẩm cĩ giá trị dinh dưỡng cao cho con người

 Cung cấp nguồn nguyên liệu cho cơng nghiệp chế biến thịt như: thịt xơng khĩi, thịt hộp, thịt heo xay và các mĩn ăn truyền thống của người Việt Nam như: giị nạc, giị mỡ, các loại chả

 Cung cấp phân bĩn cho cây trồng, phân heo là một trong những nguồn phân hữu cơ tốt, cĩ thể cải tạo và nâng cao độ phì của đất, đặc biệt là đất nơng nghiệp

 Cĩ thể tạo ra nguồn nguyên liệu cho y học trong cơng nghệ sinh học y học, heo đã được nhân bản gen để phục vụ cho mục đích nâng cao sức khỏe cho con người

Trang 8

là ưu điểm nổi bật của thịt heo Thịt heo là món ăn ưa thích và hợp khẩu vị với mọi người Tuy nhiên, để thịt heo trở thành món ăn có thể nâng cao sức khỏe cho con người, điều quan trọng là trong quá trình chọn giống và nuôi dưỡng chăm sóc, đàn heo phải luôn luôn khỏe mạnh, sức đề kháng cao và thành phần các chất dinh dưỡng tích lũy vào thịt có chất lượng tốt và có giá trị sinh học

1.2 Đặc điểm chất thải chăn nuôi heo

1.2.1 Thành ph ần của chất thải chăn nuôi heo

Chất thải trong chăn nuôi được chia làm ba loại: chất thải rắn, chất thải lỏng và chất thải khí Đây là hỗn hợp chất hữu cơ, vô cơ, vi sinh vật và trứng ký sinh trùng có thể gây bệnh cho động vật và con người

 Chất thải rắn gồm phân, thức ăn thừa của thú, vật liệu lót chuồng và các chất thải khác Chất thải rắn có độ ẩm từ 56 – 83%, có tỷ lệ N, P, K cao

 Chất thải lỏng hay còn gọi là nước thải, có độ ẩm cao trung bình khoảng

93 – 98%, gồm nước thải của thú, nước rửa chuồng và phần phân lỏng hòa tan

 Chất thải khí là các loại khí sinh ra trong quá trình chăn nuôi, quá trình phân hủy của các chất hữu cơ rắn và lỏng

1.2.1.1 Chất thải rắn

 Phân

Thành phần của phân bao gồm dưỡng chất không tiêu hóa, các chất cặn bã, chất

xơ, đạm, P2O5,…; niêm mạc của ống tiêu hóa, các chất nhờn, các loại vi sinh vật và trứng giun sán bị nhiễm trong thức ăn và trong ruột bị tống ra ngoài

Theo Lăng Ngọc Huỳnh (2000) lượng phân của gia súc thải ra trong 24 giờ phụ thuộc vào giống, loài, tuổi, khẩu phần ăn, lượng thức ăn ăn vào, tính chất của thức ăn

và thể trọng, lượng phân thải ra ước tính theo bảng 2.1

Trang 9

Bảng 1.1: Lượng phân thải ra trung bình của gia súc trong ngày

Loại gia súc Phân nguyên ( kg/ngày) Nước tiểu ( kg/ngày)

( Nguồn: Lăng Ngọc Huỳnh, 2000)

Thành phần hóa học của phân phụ thuộc vào nguồn dinh dưỡng, tình trạng sức khỏe, cách nuôi dưỡng, chuồng trại, loại gia súc, gia cầm, kỹ thuật chế biến thức ăn Thành phần nguyên tố vi lượng thay đổi phụ thuộc vào lượng và loại thức ăn Ví dụ:

Bo = 5 – 7 ppm; Mn = 30 – 75 ppm; Co = 0,2 – 0,5 ppm; Cu = 4 – 8 ppm; Zn = 20 – 45 ppm; Mo = 0,8 – 1,0 ppm Trong quá trình ủ phân, các vi sinh vật công phá những nguyên liệu này, giải phóng chất khoáng hòa tan dễ dàng cho cây trồng hấp thu

Bảng 1.2 Thành phần hoá học các loại phân gia súc, gia cầm (%)

(Nguồn:Dương Nguyên Khang, 2004)

Ngoài ra trong thành phần phân gia súc còn chứa virus, vitrùng, đa trùng, trứng

Trang 10

giun sán, trong đĩ vi khuẩn thuộc họ Enterobacteriacea chiếm đa số với các giống điển hình như: Escherichia, Salmonella, Shigella, Proteus, Klebsiella Trong 1kg phân cĩ

chứa 2000-5000 trứng giun sán gồm chủ yếu các loại: Ascaris suum, Oesophagostomum, Trichocephalus (Nguyễn Thị Hoa Lý, 2004) Chúng cĩ thể tồn tại

vài ngày, vài tháng trong phân, nước thải ngồi mơi trường gây ơ nhiễm cho đất và nước, đồng thời gây hại cho sức khỏe con người và vật nuơi

 Thức ăn dư thừa, vật liệu lĩt chuồng và các chất thải

Cĩ thành phần đa dạng gồm cám, bột ngũ cốc, bột tơm, bột cá, bột thịt, các khống chất bổ sung, các loại kháng sinh, rau xanh, rơm rạ, bao bố, vải vụn, gỗ…

1.2.1.2 Nước thải chăn nuơi

Nước thải chăn nuơi là hỗn hợp nước thải rửa chuồng, nước thức ăn hịa chung với nước tiểu, phân và nước tắm của gia súc Đây là một nguồn chất thải ơ nhiễm nặng, chứa các chất hữu cơ và vơ cơ cĩ trong phân, nước tiểu, thức ăn của gia súc

Chất hữu cơ: Hợp chất hữu cơ chiếm 70-80% bao gồm cellulose, protit, acid amin,

chất béo, hidrat carbon và dẫn xuất của chúng, thức ăn thừa Các chất vơ cơ chiếm 30% gồm cát, đất, muối, ure, ammonium, muối chlorua, SO42-

20-…

N và P: Khả năng hấp thụ N và P của các lồi gia súc, gia cầm rất kém, nên khi

ăn thức ăn cĩ chứa N và P thì chúng sẽ bài tiết ra ngồi theo phân và nước tiểu Trong nước thải chăn nuơi heo thường chứa hàm lượng N và P rất cao Hàm lượng N-tổng = 200-350 mg/l trong đĩ N-NH4 chiếm 80-90%; P-tổng = 60-100mg/l

Vi sinh vật gây bệnh: Nước thải chăn nuơi chứa nhiều loại vi trùng, virus và trứng

ấu trùng sán gây bệnh

Bảng 1.3: Tính chất nước thải chăn nuôi heo

Trang 11

Mùi hôi chuồng nuôi là hỗn hợp khí được tạo ra bởi quá trình phân hủy kỵ khí

và hiếu khí của các chất thải chăn nuôi, quá trình thối rữa các chất hữu cơ trong phân, nước tiểu gia súc hay thức ăn thừa Cường độ của mùi hôi phụ thuộc vào điều kiện mật

độ vật nuôi cao, sự thông thoáng, nhiệt độ và ẩm độ không khí cao

Thành phần các khí trong chuồng nuôi biến đổi tùy theo giai đoạn phân hủy chất hữu cơ, tùy theo thành phần của thức ăn, hệ thống vi sinh vật và tình trạng sức khỏe của gia súc Các khí này có thể gây hại đến sức khỏe con người và vật nuôi như

NH3, H2S và CH4 mà người ta thường quan tâm đến Khí NH3 và H2S được hình thành chủ yếu trong quá trình thối rữa của phân do các vi sinh vật gây thối, ngoài ra

NH3 còn được hình thành từ sự phân giải urê của nước tiểu

Các vi sinh vật tiết ra enzyme protease ngoại bào, phân giải protein thành các polypeptid, olygopeptid Các chất này tiếp tục được phân giải thành các acid amin, một phần acid amin này được vi sinh vật sử dụng trong quá trình sinh tổng hợp protein của chúng, một phần khác được tiếp tục phân giải theo những con đường khác nhau, thường là khử amin, khử carboxyl hoặc khử amin và carboxyl Qua quá trình này ngoài

Trang 12

NH3 và H2S còn có một số khí trung gian được hình thành cũng góp phần vào việc tạo mùi hôi chuồng nuôi.Nhóm – NH2 của acid amin được tách ra để hình thành NH3.Kể

từ ngày thứ 3 đến ngày thứ 21 thì lượng khí này được sản sinh ra rất nhiều

Hình 1.1Các chất khí tạo ra từ chất thải gia súc và thức ăn

( Nguồn: Burton và Turner, 2003)

Nước thải chăn nuôi là một trong những loại nước thải rất đặc trưng, có khả năng gây ô nhiễm môi trường cao bằng hàm lượng chất hữu cơ, cặn lơ lửng, N, P và sinh vật gây bệnh.Nó nhất thiết phải được xử lý trước khi thải ra ngoài môi trường

Chất thải chăn chăn nuôi heo bao gồm phân, nước tiểu, nước phân chuồng Phân

là chất còn lại của thức ăn sau khi vào cơ thể qua cơ quan tiêu hoá không được hấp thu

và sử dụng được thải ra ngoài cơ thể Thành phần của phân bao gồm dưỡng chất không tiêu hoá, các chất cặn bã, chất xơ, đạm, P2O5… các niêm mạc của ống tiêu hoá, các chất nhờn, các loại vi sinh vật và trứng giun sán bị nhiễm trong thức ăn và trong ruột bị tống ra ngoài

CH 4

NH 3

N 2 O

Các chất khác như: andehyde, amine, phenol

Vật nuôi

Phân nướctiể

u

Thứcăn

CO2

H2S

Trang 13

1.3 Ơ nhiễm mơi trường do chất thải chăn nuơi

nhẹ hơn khơng khí (d = 0,59), ở pH thấp NH3 sẽ hịa tan trong nước và tồn tại ở dạng

NH4+, ở pH cao NH3 bốc hơi vào khơng khí gây mùi khĩ chịu

NH3 là khí độc cĩ khả năng kích thích mạnh lên đường hơ hấp và niêm mạc, gây bỏng do phản ứng kiềm hố kèm tỏa nhiệt Trường hợp NH3 trong khơng khí cao kéo dài cĩ thể gây hơn mê

Bảng 1.4: Ảnh hưởng của NH3 lên người và heo

Đối

Với

người

6ppm đến 20 ppm trở lên Ngứa mắt, khó chịu ở đường hô hấp

100 ppm trong 1 giờ Ngứa ở bề mặt niêm mạc

400 ppm trong 1 giờ Ngứa ở mặt, mũi và cổ họng

1720 ppm (dưới 30 phút) Ho, co giật dẫn đến tử vong

700 ppm (dưới 60 phút) Lập tức ngứa ở mắt, mũi và cổ họng

5000 ppm-10 000 ppm (vài phút)

Gây khó thở và mau chóng ngẹt thở Co thắt do phản xạ họng, xuất huyết phổi, ngất do ngạt, có thể tử vong

10 000 ppm trở lên Tử vong

Trang 14

Với heo

50 ppm Năng suất và sức khoẻ giảm, nếu hít thở

lâu sẽ sinh ra chứng viêm phổi và các bệnh khác về đường hô hấp

100 ppm Hắt hơi, chảy nước bọt, ăn không ngon

300 ppm trở lên Lập tức ngứa mũi miệng, tiếp xúc lâu

dài sinh hiện tượng thở gấp

(Nguồn : Baker và Ctv ,1996)

 Hydro sulfua (H 2 S)

H2S là loại khí độc được sinh ra từ sự phân huỷ gia súc, là sản phẩm của hợp chất chứa lưu huỳnh, nặng hơn khơng khí (d = 1,19), dễ hồ tan trong nước, chỉ một lượng nhỏ cũng cĩ thể gây tử vong Cơ chế gây độc chủ yếu của H2S là gây kích ứng màng nhầy, phù đường hơ hấp, tích luỹ K2S, Na2S, ức chế cytochrome oxidase, làm suy

thối chuyển hố tế bào và tác động lên thần kinh trung ương (Dương Nguyên Khang, 2004)

Ngồi việc tích luỹ 2 chất khí trên, khơng khí chuồng nuơi cịn tích luỹ một số khí khác như CO2 và các khí cĩ mùi hơi thối

Bảng 1.5Tác hại của amoniac đến sức khoẻ và năng suất của gia súc, gia cầm

Giảm 5% lượng thức ăn

30 ppm

Giảm sản lượng trứng và thịt Gây hội chứng viêm phổi

(Nguồn:Dương Nguyên Khang, 2004)

Bảng 1.6Triệu chứng quan sát được ở cơng nhân khi cĩ khí độc chăn nuơi

Trang 15

Ho Đàm Đau bụng Chảy mũi Đau mắt (xốn và chảy nước mắt) Nhức đầu

Tức ngực Thở ngắn Thở khị khè Đau nhức cơ

( Nguồn:Dương Nguyên Khang, 2004)

Ngồi ra trong quá trình phân hủy yếm khí sinh CH4 cĩ tác dụng giữ lại năng lượng mặt trời (hiệu ứng nhà kính) gấp nhiều hơn carbon dioxide 21 lần, gĩp phần làm thay đổi thời tiết tồn cầu Theo tính tốn, 16% lượng CH4 sinh ra hàng năm trên thế giới là từ chăn nuơi (Phan Thị Giác Tâm, 2001)

Việc sinh khí amonia, dioxide sulphua và oxide nitrogen từ chất thải chăn nuơi sẽ đưa đến những trận mưa acid

1.3.2Môi trường nước

Khi chất thải chăn nuơi chưa xử lý đúng cách thải vào mơi trường quá lớn sẽ tăng hàm lượng chất hữu cơ, vơ cơ trong nước, làm giảm lượng oxy hịa tan, làm giảm chất lượng nước, ảnh hưởng đến hệ sinh vật nước… là nguyên nhân tạo nên dịng nước cĩ màu đen, hơi thối,… sinh vật khơng thể tồn tại ảnh hưởng đến sức khoẻ con người, động vật và mơi trường sinh thái Hai hợp chất trong chất thải dễ gây ơ nhiễm nguồn nước là nitơ (nhất là dạng nitrat) và phosphor

Trong chất thải chăn nuơi chứa một lượng lớn vi sinh vật gây bệnh và trứng ký sinh trùng Thời gian tồn tại của chúng trong nước khá lâu Theo các số liệu nghiên cứu cho thấy Erysipclothrise insidiosa tồn tại 92 – 157 ngày, Brucella 105 – 171 ngày, Mycobacterium 475 ngày, virus lở mồm long mĩng 190 ngày

Trang 16

So với nước bề mặt, nước ngầm ít bị ô nhiễm hơn Tuy nhiên với quy mô chăn nuôi tập trung, lượng chất thải ngày càng nhiều, phạm vi xử lý bảo vệ không đảm bảo thì lượng chất thải chăn nuôi thấm nhập qua đất đi vào mạch nước ngầm làm giảm chất lượng nước Bên cạnh đó các vi sinh vật nhiễm bẩn trong chất thải chăn nuôi cũng có

thể xâm nhập vào nguồn nước ngầm làm giảm chất lượng nước

1.3.3 Môi trường đất

Chất thải chăn nuôi chưa xử lý đem làm phân bón cho rau, cây có củ, cây ăn trái… rồi dùng các loại rau, củ, quả đó để sử dụng làm thức ăn cho người và động vật

là không hợp lý vì trong phân tươi có chứa nhiều vi sinh vật gây bệnh, chúng có thể

tồn tại và phát triển trong đất, nếu dùng phân tươi bón cây không đúng kỹ thuật sẽ làm

vi sinh vật phát tán đi khắp nơi tạo nguy cơ nhiễm bệnh cho người vàđộng vật nuôi Phosphor trong môi trường đất có khả năng kết hợp với các nguyên tố Ca, Cu Al, thành các chất phức tạp, khó có thể phân giải, làm cho đất cằn cỗi, ảnh hưởng đến

sự sinh trưởng và phát triển của thực vật

1.4 Các phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi

Việc xử lý nước thải chăn nuôi heo nhằm giảm nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải đến một nồng độ cho phép có thể xả vào nguồn tiếp nhận Việc lựa chọn phương pháp làm sạch và lựa chọn quy trình xử lý nước phụ thuộc vào các yếu tố như:

 Các yêu cầu về công nghệ và vệ sinh nước

 Lưu lượng nước thải

 Các điều kiện của trại chăn nuôi

Trang 17

Mục đích là tách chất rắn, cặn, phân ra khỏi hỗn hợp nước thải bằng cách thu gom, phân riêng Có thể dùng song chắn rác, bể lắng sơ bộ để loại bỏ cặn thô, dễ lắng tạo tạo điều kiện thuận lợi và giảm khối tích của các công trình xử lý tiếp theo Ngoài ra có thể dùng phương pháp ly tâm hoặc lọc Hàm lượng cặn lơ lửng trong nước thải chăn nuôi khá lớn (khoảng vài ngàn mg/L) và dễ lắng nên có thể lắng sơ bộ trướng rồi đưa sang các công trình xử lý phía sau

Sau khi tách, nước thải được đưa sang các công trình phía sau, còn phần chất rắn đem đi ủ để làm phân bón Tuy nhiên phương pháp này áp dụng đối với cơ sở chăn nuôi qui mô lớn trang trại hay các hộ có điêù kiện xây hệ thống xử lý

1.4.2 Phương pháp hóa lý

Nước thải chăn nuôi còn chứa nhiều chất hữu cơ, chất vô cơ dạng hạt có kích thước nhỏ, khó lắng, khó có thể tách ra bằng phương pháp cơ học thông thường vì tốn nhiều thời gian và hiệu quả không cao Ta có thể áp dụng phương pháp keo tụ để loại

bỏ chúng Các chất keo tụ thường sử dụng là phèn nhôm, phèn sắt, phèn bùn, kết hợp

với polymer trợ keo tụ để tăng quá trình keo tụ

Nguyên tắc của phương pháp này là: cho vào trong nước thải các hạt keo mang điện tích trái dấu với các hạt lơ lửng có trong nước thải (các hạt có nguồn gốc silic và

chất hữ cơ có trong nước thải mang điện tích âm, còn các hạt nhôm hidroxid và sắt hidroxit được đưa vào mang điện tích dương) Khi thế điện động của nước bị phá vỡ, các hạt mang điện trái dấu này sẽ liên kết lại thành các bông cặn có kích thước lớn hơn

và dễ lắng hơn

Theo nghiên cứu của Trương Thanh Cảnh (2001) tại trại chăn nuôi 2/9: Phương pháp keo tụ có thể tách được 80-90% hàm lượng chất lơ lửng có trong nước thải chăn nuôi heo

Ngoài keo tụ còn loại bỏ được P tồn tại dạng PO4

do tạo thành kết tủa AlPO4 và FePO4

Trang 18

Phương pháp này loại bỏ hầu hết các chất bẩn có trong nước thải chăn nuôi Tuy nhiên chi phí xử lý cao Áp dụng phương pháp này để xử lý nước thải chăn nuôi là không hiệu quả về kinh tế

1.4.3 Phương pháp sinh học:

Do nước thải chăn nuôi có tỉ lệ hàm lượng BOD/COD cao, chứa nhiều cặn hữu cơ

dễ phân hủy, tỷ lệ BOD:N:P thích hợp cho các vi sinh vật, nên phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi tốt nhất là xử lý sinh học Bằng cách sử dụng vi sinh vật 1 các hiệu quả, ta hoàn toàn có thể xử lý nước thải chăn nuôi đạt yêu cầu thải ra môi trường, đồng

thời có thể thu lợi kinh tế từ hệ thỗng xử lý nước thải này

Bản chất của phương pháp sinh học xử lý chất thải chăn nuôi là sử dụng khả năng

sống và hoạt động của vi sinh vật để phân hủy chất hữu cơ Các vi sinh vật sử dụng

một số hợp chất hữu cơ và 1 số khoáng chất trong nước thải làm nguồn dinh dưỡng, chúng nhận các chất của vật liệu để xây dựng tế bào, sinh trưởng và sinh sản nên sinh

khối Tùy theo nhóm vi khuẩn sử dụng là hiếu khí hay kỵ khí mà người ta thiết kế các công trình khác nhau Và tùy theo khả năng về tài chính, diện tích đất mà người ta có thể dùng hồ sinh học hoặc xây dựng các bể nhân tạo để xử lý

1.4.3.1 Xử lý sinh học hiếu khí trong điều kiện tự nhiên

 Sử dụng ao hồ để xử lý

Sử dụng ao hồ để xử lý chất thải là một hình thức xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học bằng các quá trình tự làm sạch để xử lý nước thải Trong các ao hồ này các hoạt động của vi sinh vật hiếu khí, kỵ khí, quá trình cộng sinh của vi khuẩn và tảo

là các quá trình sinh học chủ đạo Các quá trình lý học, hóa học gồm các hiện tượng pha loãng, lắng, hấp thụ, kết tủa, các phản ứng hóa học…cũng diễn ra tại đây Quần thể động thực vật trong ao hồ đóng vai trò quan trọng trong quá trình vô cơ hóa các hợp chất hữu cơ trong chất thải Đầu tiên, vi sinh vật phân hủy các chất hữu cơ phức tạp thành các chất hữu cơ đơn giản và vô cơ, đồng thời trong quá trình quang hợp chúng lại giải phóng ra oxy cung cấp cho cá Cá bơi lội khuấy trộn nước có tác dụng tăng sự

Trang 19

tiếp súc của oxy với nước, thúc đẩy sự hoạt động, phân hủy của vi sinh vật Tùy theo

sự hiện diện của oxy trong các ao hồ mà người ta phân chia các loại ao hồ để xử lý nước thải thành ao hiếu khí, ao tùy nghi, ao kỵ khí

Ngày nay, người ta sử dụng ao hồ để xử lý chất thải và đồng thời tái sử dụng chất dinh dưỡng trong chất thải để sản xuất tảo và nuôi cá, chất thải chăn nuôi có thể thải trực tiếp vào ao hồ sau khi nước đã được xử lý qua hầm biogas

1.4.3.2Sử dụng thủy sinh thực vật để xử lý

Thủy sinh thực vật là các loài thực vật tăng trưởng trong môi trường nước, chúng

có thể gây nên một số bất lợi cho con người do việc phát triển nhanh và phân bố rộng của chúng Tuy nhiên, chúng ta có thể sử dụng chúng để xử lý chất thải, lấy đi các chất dinh dưỡng trong chất thải tránh hiện tượng phú dưỡng hóa nguồn nước, chuyển hóa các chất dinh dưỡng vào cơ thể chúng để phân hủy chất thải

Các loại thủy sinh thực vật chính gồm:

 Thủy sinh thực vật sống chìm: loài thủy sinh vật này phát triển dưới mặt nước và chỉ phát triển được ở các nguồn nước có đủ ánh sáng Chúng gây nên các tác hại như làm tăng độ đục của nguồn nước, ngăn cản sự khuếch tán của ánh sáng vào nước Do đó các loài thủy sinh thực vật này không hiệu quả trong việc làm sạch các chất thải

 Thủy sinh thực vật sống nổi: rễ của loài thực vật này không bám vào đất

mà lơ lửng trên mặt nước, thân lá của nó phát triển trên mặt nước theo gió và dòng nước Rễ của chúng tạo điều kiện cho vi khuẩn bám vào để phân hủy các chất thải

 Thủy sinh thực vật sống trôi nổi: loài thủy sinh thực vật này có rễ bám vào đất nhưng thân và lá phát triển trên mặt nước Loài này thường sống ở những nơi

có thủy triều ổn định

1.4.3.3 Xử lý sinh học hiếu khí trong điều kiện nhân tạo

Trang 20

Bể lọc sinh học: Hoạt động như một bể lọc, có thể làm sạch nước thải hữu cơ

nhờ sự hoạt động của các vi sinh vật hiếu khí Các vi sinh vật này hình thành trên bề mặt của vật liệu đệm, tạo thành lớp màng sinh vật bám dính trên bề mặt vật liệu đệm

Để một bể lọc sinh học hoạt động tốt, hiệu quả cao, nhất thiết phải phân bố đều nước thải trên bề mặt lọc, thông gió cung cấp oxy đầy đủ cho các vi sinh vật hoạt động, tải lượng và tốc độ thích hợp

Bể bùn hoạt tính (aerotank): Bùn hoạt tính là bông màu vàng nâu dễ lắng, có

kích thước 3:150µm Bông này bao gồm tập hợp những vi sinh vật hiếu khí (vi khuẩn, nấm men, nấm mốc, dòi…) tự hình thành khi thổi không khí vào nước Việc sục khí hoặc khuấy trộn có tác dụng xáo trộn tốt, đồng thời cung cấp oxy cho vi sinh vật hoạt động, tăng hiệu quả xử lý của bể

Mương oxy hóa: Việc làm thoáng (bổ sung oxy) và khuấy trộn được thực hiện

bằng cách cho nước thải chảy dọc theo mương Đến cuối chiều dài mương, hầu hết

lượng chất hữu cơ có trong nước thải đã được các vi sinh vật hiếu khí khoáng hóa

1.5M ột số quy trình xử lý phân và nước thải chăn nuôi

1.5.1 Đối với quy mô hộ gia

Trang 21

1.5.2 Đối với cơ sở chăn nuôi thương phẩm quy mô nhỏ:

1.5.3 Đối với cơ sở chăn nuôi thương phẩm quy mô vừa và lớn:

Cặn lắng

Ủ phân Phân

Phân

Trang 22

CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN ĐẤT NGẬP NƯỚC VÀ THỰC VẬT ĐẤT NGẬP NƯỚC

Ngồi ra, cịn cĩ định nghĩa của các tổ chức, các nhà nghiên cứu khác trên thế

giới như là: Chương trình quốc gia về điều tra ĐNN của Mỹ, Canada, New Zealand và Australia

Theo định nghĩa của Canada: " Đất ngập nước là khu vực ở đó đất được bão hòa nước hay ngập nước trong thời gian dài đủ để hình thành đất ngập nước hoặc các quá trình trong nước được chỉ báo là vùng đất ít tháo nước, có các loài thực vật sinh sống cùng các hoạt động sinh học trong vùng thích nghi với môi trường ẩm ướt (Zotai 1988)

Trang 23

Các nhà khoa học New Zealand (1985) cho rằng “ Đất ngập nước là một khái niệm chung để chỉ những vùng đất ẩm ướt từng thời kỳ hoặc thường xuyên Những vùng ngập nước ở mức cạn và những vùng chuyển tiếp giữa đất và nước Nước có thể là nước ngọt, nước lợ hoặc nước mặn, đất ngập nước ở trạng thái tự nhiên được đặc trưng bởi các loại thực vật và động vật thích hợp với điều kiện sống ẩm ướt”

Theo định nghĩa của Úc (Anonymous, 1988): “ Đất ngập nước là những vùng đầm lầy, bãi lầy than bùn, tự nhiên hoặc nhân tạo, thường xuyên, theo mùa hoặc chu kỳ, nước tĩnh hoặc nước chảy, nước ngọt, nước lợ hoặc nước mặn, bao gồm cả những bãi lầy và những khu rừng ngập mặn trơ ra khi thủy triều xuống thấp

2.1.2Các chức năng của đất ngập nước

2.1.2.1 Ch ức năng sinh thái của đất ngập nước

 Nạp nước ngầm: Chức năng này xuất hiện khi nước di chuyền từ vùng đất ngập nước xuống tầng ngậm nước trong lòng đất qua các mao quản, và khi tới tầng ngậm nước, nước thường sạch hơn Ở tầng ngập nước, nước cũng được hút lên để sử dụng hay chảy dưới lòng đất cho tới khi nó dâng lên bề mặt ở một vùng đất ngập nước khác Các vùng đất ngập nước nhận được từ sự tiết nước ngầm thường giúp cho các quần thể sinh vật sống ổn định hơn vì nhiệt độ và mức nước không dao động nhiều như trong những vùng đất ngập nước thuộc dòng chảy bề mặt Quá trình nạp nước ngầm ở vùng đất ngập nước này liên quan tới quá trình tiết nước ngầm ở vùng đất ngập nước khác

 Hạn chế ảnh hưởng của lũ lụt: bằng cách giữ và điều hoà lượng nước mưa như bồn chứa tự nhiên, giải phóng nước lũ từ từ, từ đó có thể làm giảm hoặc hạn chế lũ ở vùng hạ lưu

Trang 24

 Ổn định vi khí hậu: do chu trình trao đổi chất và nước trong các hệ sinh thái, nhờ lớp phủ thực vật của đất ngập nước, sự cân bằng giữa O2 và CO2 trong khí quyển làm cho vi khí hậu địa phương được ổn định, đặc biệt là nhiệt độ và lượng mưa ổn định.Chống sóng, bão, ổn định bờ biển và chống xói mòn: nhờ lớp phủ thực vật, đặc biệt là rừng ngập mặn ven biển, thảm cỏ… có tác dụng làm giảm sức gió của bão và bào mòn đất của dòng chảy bề mặt

 Xử lý, giữ lại chất cặn, chất độc, chất ô nhiễm: Đất ngập nước hoạt động như một vật liệu thấm, lọc nước thải bẩn, sau khi qua khu vực đất ngập nước, nước thải bẩn sẽ được lọc, khử các chất nitrogen, phosphor hay chất độc thông qua chức năng thấm lọc, lắng, hấp thu của bộ rễ, các hạt trầm tích trong nước, hạt đất và các vi sinh vật hoạt động trong nền đất

 Các vùng đất ngập nước ở nơi đất trũng giữ lại tất cả lượng lắng đọng đưa vào đó, còn các vùng đất ngập nước ở chỗ dốc cũng có thể giữ lại lượng lắng đọng nhưng ít hơn.Các vùng đất ngập nước loại bỏ được chất dinh dưỡng có thể nâng cao chất lượng nước Vai trò quan trọng khác của đất ngập nước là tích luỹ các chất dinh dưỡng khi nước chảy chậm phục vụ cho cá, tôm, rừng

 Giữ lại chất dinh dưỡng: làm nguồn phân bón cho cây và thức ăn của các sinh vật sống trong hệ sinh thái đó

 Sản xuất sinh khối: rất nhiều vùng đất ngập nước là nơi sản xuất và xuất khẩu sinh khối làm nguồn thức ăn cho các sinh vật thủy sinh, các loài động vật hoang dã cũng như vật nuôi

 Giao thông thủy: Môi trường nước rộng lớn của các hệ sinh thái đất ngập nước có thể dùng để vận chuyển hàng hoá và làm đường giao thông công cộng Trong

Trang 25

một số trường hợp, đường thuỷ là phương tiện giao thông duy nhất vì thế đất ngập nước là quan trọng

2.1.2.2 Chức năng kinh tế

 Tài nguyên rừng: các loài động vật thường rất phong phú ở cácvùng đất ngập nước, tạo nên nguồn tài nguyên thiên nhiên phong phú,có thể khai thác để phục vụ lợi ích kinh tế Tài nguyên rừng cung cấp một loạt các sản phẩm quan trọng như: gỗ, than, củi và các sản phẩm khác như nhựa, tinh dầu, tanin, dược liệu Nhiều vùng đất ngập nước rất giàu động vật hoang dã đặc biệt là các loài chim nước, cung cấp nhiều loại sản phẩm, trong đó có nhiều loại có giá trị thương mại cao (da cá sấu, đồi mồi)

 Thuỷ sản: các vùng đất ngập nước là môi trường sống và là nơicung cấp thức ăn cho các loài thủy sinh có giá trị kinh tế cao như cá, tôm, cua, động vật thân mềm…

 Tài nguyên cỏ và tảo biển: nhiều diện tích đất ngập nước ven biểncó những loại tảo, cỏ biển là nguồn thức ăn của nhiều loài thủy sinh vật và còn được sử dụng làm thức ăn cho người và gia súc, làm phân bón và dược liệu…

 Sản phẩm nông nghiệp: các ruộng lúa nước chuyên canh hoặc xencanh với các cây hoa màu khác đã tạo nên nhiều sản phẩm quan trọngkhác của vùng đất ngập nước

 Cung cấp nước ngọt: nhiều vùng đất ngập nước là nguồn cung cấpnước ngọt cho sinh hoạt, cho tưới tiêu, cho chăn nuôi gia súc và sảnxuất công nghiệp

 Tiềm năng năng lượng: than bùn là một nguồn nhiên liệu quantrọng, các đập, thác nước cũng là nguồn cung cấp năng lượng Rừng tràm Việt Nam có khoảng 305 triệu tấn than bùn cung cấp nguồn năng lượng lớn Lớp than bùn này được dùng làm phân bón và ngăn cản quá trình xì phèn

Trang 26

2.1.3 Đất ngập nước nhân tạo

Được hiểu là hệ thống được thiết kế và xây dựng như một vùng đất ngập nước nhưng việc xử lý nước thải hiểu quả hơn, giảm diện tích và đặc biệt có thể quản lý được quá trình vận hành ở mức đơn giản

2.1.3.1 C ấu tạo hệ thống đất ngập nước kiến tạo

Có 2 kiểu phân loại đất ngập nước kiến tạo cơ bản theo hình thức chảy: loại chảy tự do trên mặt đất (free surface flow) và loại chảy ngầm trong đất (subsurface flow)

2.1.3.1.1 Dòng chảy ngầm

Đất ngập nước kiến tạo kiểu chảy ngầm có 2 loại dòng chảy ngang và dòng chảy đứng

• Dòng ch ảy ngang ( Holizontal subsurface Flow)

Dòng chảy ngầm ngang: là dạng dòng chảy trong đó nước được cấp vào bằng 1

hệ thống phân phối tại 1 đầu của bể và nước sau khi xử lý được đưa ra nhờ 1 hệ thống ống thu được cắt khía dạng xương cá ở đáy của đầu đối diện Các lớp đá sỏi trong lòng

bể được thiết kế theo dạng lớp ngang

Trang 27

Hình 2.1 Sơ đồ đất ngập nước kiến tạo dòng chảy ngầm theo chiều ngang (vẽ lại theo Vymazal, 1997)

• Dòng ch ảy đứng (Verticel subsuface Flow)

Trong hệ thống dòng chảy đứng được chia thành 2 loại: dòng chảy đứng bảo hòa

và không bảo hòa

 Dòng ch ảy đứng không bảo hòa (Verticel subsuface Downflow)

Đây là loại dòng chảy mà nguồn nước cấp vào hệ thống bằng cách phân phối đều trên bề mặt và chảy theo phương thẳng đứng từ trên mặt xuống đáy, nước được phân

phối bằng 1 hệ thống có khoang lỗ hoặc hệ thống tưới bề mặt, nước sau khi xử lý được thu lại trên hệ thống ống có cắt khía dạng xương cá dưới đáy bể và đưa ra ngoà

Hình 2.2 Sơ đồ đất ngập nước kiến tạo dòng chảy ngầm theo chiều ngang (vẽ lại theo Cooper, 1996)

 Dòng ch ảy đứng bảo hòa : (Verticel subsuface Upflow)

Trang 28

Cũng giống như dòng chảy không bảo hòa nhưng nước được thu ở trên bề mặt hoặc

gần bề mặt

Hình 2.3 Sơ đồ đất ngập nước kiến tạo dòng chảy ngầm theo chiều đứng thu nước ở trên bề mặt (vẽ lại theo Vymazal, 2001)

• Dòng ch ảy tự do (Free water surface – FWS)

Đây là mô hình chứa phần lớn nước, thực vật là các dạng trôi nổi như lục bình, rong tảo Nước trong bể được chảy tự do không hướng nhất định Cơ chế xử lý và vận hành dạng bể dòng chảy tự do cũng khác các loại bể khác

Trang 29

Hình 2.4: Sơ đồ đất ngập nước kiến tạo dòng chảy tự do

Các đặc điểm chung của bãi lọc trồng cây ngập nước (FWS) và bãi lọc trồng cây dòng chảy ngầm:

• Nhu cầu năng lượng thấp (lấy từ năng lượng mặt trời)

• Cần diện tích lớn hơn so với hệ thống thông thường

• Dễ xây dựng và bảo dưỡng

• Có thể sử dụng nguyên vật liệu địa phương

• Chi phí vận hành và bảo dưỡng thấp

• Chịu được thay đổi tải trọng

Trang 30

Phải làm sạch ống phân

phối thường xuyên

Từ đó, có thể rút ra nên lựa chọn hệ thống để phù hợp với điều kiện cho phép

• Nên chọn lựa SSF khi diện tích đất hạn chế

• Để xử lý nước xám nên dùng SSF, lượng bốc hơi ít hơn

• Khi yêu cầu mức độ xử lý cao hơn nên sử dụng hệ thống kết hợp (với dòng chảy thẳng đứng)

• Để xử lý bậc 3, nên chọn FWS (Rủi ro từ muỗi, hạn chế xử lý bậc 2 ở đô thị)

2.1.3.2 So sánh quá trình x ử lý nước thải bằng ĐNN tự nhiên và nhân tạo

2.1.3.2.1 Xử lý nước thải bằng ĐNN tự nhiên

Các vùng ĐNN tự nhiên thường phát triển loại thực vật bổ sung lớp nền hữu cơ tạo điều kiện cho phát triển các loài vi khuẩn làm trung gian cho các phản ứng hóa học trong một số điều kiện môi trường nhất định, tạo thuận lợi cho quá trình loại bỏ kim loại khỏi môi trường nước Các hệ thống ĐNN tự nhiên có khả năng tự làm sạch mà không cần phải duy trì, bảo dưỡng.Các ĐNN tự nhiên thường có tốc độ dòng chảy bề mặt thấp

Một số hạn chế và thuận lợi khi sử dụng ĐNN tự nhiên bao gồm:

 ĐNN tự nhiên cần phải gần kề với khu vực cần xử lý nước thải;

 Tốc độ dòng chảy và chất lượng nước của ĐNN tự nhiên là những vấn đề có thể hạn chế việc ứng dụng ĐNN cụ thể cho xử lý nước thải mỏ do khó kiểm soát

 Phải có chiến lược kiểm soát chế độ lũ thường xuyên để đảm bảo tính ổn định lâu dài của các vùng ĐNN tự nhiên

 Các vùng ĐNN tự nhiên vốn dĩ là nơi cư ngụ của các loài động-thực vật hoang dã

Trang 31

 Do ĐNN tự nhiên không được thiết kế nên khó đánh giá định lượng về tính hiệu quả của xử lý nước thải

2.1.3.2.2 Xử lý nước thải bằng ĐNN nhân tạo

ĐNN nhân tạo để xử lý nước thải được hình thành từ các khu vực trước đây không ngập nước hoặc hình thành từ các khu vực ĐNN hiện tại.ĐNN nhân tạo được thiết kế gần với ĐNN tự nhiên.Mục đích của các ĐNN tự nhiên là lợi dụng các quá trình tự nhiên để xử lý nước thải Các quá trình làm sạch kim loại trong nước của ĐNN nhân tạo là do hút bám trực tiếp của kim loại lên động-thực vật hoặc rễ thực vật đóng vai trò chủ đạo trong quá trình hút bám của kim loại lên rễ cây Đối với ĐNN nhân tạo, thiết

kế cần tính đến ví dụ thời gian lưu nước trung bình khoảng 7 ngày, độ sâu trung bình của hệ thống 0.3m, chất lượng nước BOD<10 mg/L; SS<10 mg/L, tổng N<10 mg/L; tổng P>5 mg/L Hệ thống ĐNN tốt hoạt động với tốc độ dòng chảy >4-13 m3/ngày Hệ thống ĐNN nhân tạo có thể có hiệu quả hơn ĐNN tự nhiên do chế độ thủy lực được kiểm soát và chúng được thiết kế và vận hành với hiệu quả tối đa Công nghệ về thiết

kế ĐNN nhân tạo vẫn còn trong giai đoạn phát triển và cải thiện

Một số hạn chế và thuận lợi khi sử dụng ĐNN nhân tạo bao gồm:

 Việc thiết kế chế độ thủy lực khó đạt được hiệu quả tối ưu;

 Với khối lượng nước thải axit mỏ chứa hàm lượng kim loại cao thì xử lý bằng ĐNN nhân tạo cũng gặp khó khăn;

 Tuổi thọ của loại ĐNN nhân tạo dùng xử lý nước thải mỏ vẫn cần thời gian để đánh

 Sự tích tụ chất ô nhiễm trong ĐNN có thể mang tính không ổn định về lâu dài

Duy tu, bảo dưỡng hoạt động của hệ thống ĐNN nhân tạo

 Đánh dấu vị trí các bồn chứa việc này sẽ giúp ngăn chặn các hoạt động đó có thể gây tổn hại các bồn chứa, như một người lái xe trên một chiếc xe các bồn chứa

Trang 32

 Bảo tồn nước, duy trì trong thời gian hoạt động là điều quan trọng Đưa vào quá nhiều nước sẽ không cho phép đủ thời gian cho các chất rắn lắng xuống, tách riêng biệt

 Hạn chế sử dụng các bồn chứa phụ

 Giảm thiểu hoặc loại bỏ việc sử dụng các sản phẩm tạo rác vào hệ thống Thức

ăn chất thải giấy khăn, báo chí, nhựa, dầu mỡ, dầu nấu ăn, thuốc lá,bã cà phê

…đựơc xả vào hệ thống sẽ dẫn đến nhu cầu phải bơm thường xuyên hơn Ngoài

ra các vi sinh vật trong hệ thống cũng không có khả năng phân hủy các nguyên vật liệu kiểu này

 Không phun ra chất độc hại như: thuốc trừ sâu, thuốc diệt trùng, axit, thuốc

men,sơn, vani,xăng dầu…

 Giảm thiểu việc sử dụng các chất nguy hại chẳng hạn như chất tẩy và chất làm sạch Những chất này có thể ảnh hưởng hoặc gây chết đối với vi sinh vật trong hệ thống

 Không dẫn nước từ hồ bơi,bình nước nóng vào hệ thống, đặc biệt là nếu các nước chứa chlorinated

 Không kết nối mái cống; tầng hầm hoặc ống cống vào hệ thống

 Trước khi trồng cây, luôn luôn rũ sạch đất quanh các gốc cây Nếu đất còn lại trên gốc của nó có thể tích lũy giữa những viên sỏi và chặn dòng chảy của nước

 Thử nghiệm với các giống khác nhau vớimàu sắc có thể trong một vườn hoa Cây

sẽ được sử dụng trong các đầm lầy nên được được lựa chọn cẩn thận, không chỉ cho các chức năng của hệ thống trong xử lí mà còn đảm bảo tính mỹ quan

 Không bao giờ sử dụng sỏi đá vôi trong các đầm lầy Việc sử dụng chúng sẽ ngăn cản tốc độ tăng trưởng cây trồng trong các hệ thống

Trang 33

2.1.3.3 Th ực vật

Do tính chất của những cây thủy sinh thường mềm, thân xốp nên khả năng tăng trưởng và hấp thụ các chất trong thân xảy ra rất nhanh, vì thế nhu cầu dinh dưỡng cho cây là rất cao Việc xử lý chất thải cĩ hàm lượng các chất dinh dưỡng N, P hay các chất

lơ lửng cao là rất hiệu quả Ngồi vai trị trong xử lý các thành phần gây ơ nhiễm, các các thủy sinh trong hệ thống đất ngập nước cịn giúp tăng cường trao đổi oxi giữa khơng khí và nước hoặc đất, làm cho hệ sinh vật trong đất, nước phát triển dồi dào, làm cân bằng sinh thái Chúng cĩ khả năng đâm sâu rễ vào đất giúp chĩng xĩi mịn và tạo keo tụ đất

Các loại thực vật thuỷ sinh tuy không đa dạng bằng các loài phát triển trên cạn, nhưng thực vật thuỷ sinh cũng phát triển phong phú ở nhiều nơi trên trái đất đặc biệt là ở những vùng có khí hậu nóng ẩm nhưng vùng xích đạo, cận xích đạo

Thực vật thuỷ sinh là những loài có khả năng thích nghi cao với môi trường sống ngập trong nước và một số trong các loài đó có khả năng xử lý các chất ô nhiễm trong nguồn nước với hiệu quả rất cao Thực vật thuỷ sinh được sử dụng để xử lý nước ô nhiễm có thể chia làm 3 loại :Nhóm thực vật ngập nước, nhóm thực vật trôi nổi, nhóm thực vật nữa ngập nước

Trang 34

 Nhóm thực vật thuỷ sinh ngập nước

Loại thực vật nước này phát triển dưới mặt nước và chỉ phát triển được ở nguồn nước cĩ đủ ánh sáng Chúng gây nên các tác hại như làm tăng độ đục của nguồn nước, ngăn cản sự khuếch tán của ánh sáng vào nước Do đĩ các lồi thực vật nước này khơng hiệu quả trong việc làm sạch nước thải

 Nhĩm thực vật trơi nổi

Thực vật trôi nổi phát triển rất nhiều ở các nước trong vùng nhiệt đới.Các loài thực vật này phát triển trên bề mặt nước, bao gồm hai phần, phần lá và thân mềm nổi trên bề mặt nước.Đây là phần nhận ánh sáng mặt trời trực tiếp.Phần dưới nước là rễ, rễ các loài thực vật này là rễ chùm.Chúng phát triển trong lòng môi trường nước, nhận các chất dinh dưỡng trong nước và chuyển lên lá, thực hiên các quá trình quang hợp.Các loài thực vật trôi nổi phát triển và sinh sản rất mạnh, nhiều khi chúng gây ra những vấn nạn sinh khối

Nhóm thực vật này bao gồm ba loài sau : bèo lục bình (water hyacinth), bèo tấm (duck week), rau diếp nước (water lettuce) Những loài thực vật này nổi trên mặt

nước và chúng thường chuyển động trên mặt nước theo gió thổi và theo sống nước hay dòng chảy của nước Ở những khu vực nước không chuyển động, các loài thực vật này sẽ bị dồn về một phía theo chiều gió Còn ở những khu vực nước chuyển động như dòng sông, chúng sẽ chuyển động theo sóng nước, theo gió và theo dòng chảy

Khi thực vật loại này chuyển động sẽ kéo theo rễ chúng quét trong lòng nước, các chất dinh dưỡng sẽ thường xuyên tiếp xúc với rễ và được hấp thụ qua rễ Mặc khác, rễ của các loài thực vật này như những giá thể rất tuyệt vời để vi sinh vật bám vào đó, phân huỷ hay tiến hành quá trình vô cơ hoá các chất hữu cơ trong nước thải

Trang 35

So với thực vật ngập nước, thực vật trôi nổi có khả năng xử lý các chất ô nhiễm rất cao

• Lục bình:

a Tên

 Tên tiếng Việt: Lục bình, bèo tây hay bèo Nhật Bản

 Tên khoa học: Eichhornia crassipes

bì thụ, 6 tiếu nhị với 3 dài và 3 ngắn Trái lục bình là nang có 3 buồng, bì mỏng, bì mỏng, nhiều hột Thường mọc bối trên mặt nước hay bám vào đất bùn của các vùng

Trang 36

nước ngọt có nhiệt độ từ 10 – 400C, nhưng sinh trưởng mạnh nhất ở nhiệt độ 20 –

300C, nên tại Việt Nam bèo thường phát triển rất mạnh ở các ao hồ, ven sông, sông thành quần thể sát bờ sông hoặc kênh rạch

• Rau muống

a Tên

 Tên tiếng việt: rau muống,bìm bìm nước

 Tên khoa học: Ipomoea aquatica

c Phân bố:

Trang 37

Phân bố tự nhiên chính xác của loài này chưa rõ do được trồng phổ biến ở vùng khí hậu nhiệt đới

• Rau dừa nước

a.Tên

 Tên tiếng việt: Rau dừa nước (thuỷ long)

 Tên khoa học: Ludwidgia adscendens (L) Hara

 Họ: Mytaleae

b.Tính chất:

Cây mọc hoang, bò lan ở bùn hay nổi lên mặt nước ao hổ nhờ các phao xốp màu trắng.Thân mềm, xốp có đâm rễ ở các mâu Lá nguyên, hình bầu dục ngược.Hoa vàng mọc ở nách lá.Quả nang, hình trụ, khi chín nứt thành năm mảnh chứa nhiều hạt hình chữ nhật Dùng làm thức ăn cho lợn(cho ăn sống hay nấu chín với các loại thức ăn khác)

c Nguồn gốc:

Phân bố ở ôn đới và cận nhiệt đới, nhiệt đới

• Bèo tấm

a/ Tên:

 Tên tiếng việt: bèo tấm

 Tên khoa học:Lemnaceae

b/ Tính chất:

Các loài thực vật này rất đơn giản, chúng thiếu thân hoặc lá, nhưng bao gồm cấu trúc nhỏ giống như lưỡi lam trôi trên hoặc chỉ ngay dưới bề mặt nước, có hoặc

Trang 38

không có các rễ con đơn giản Sự sinh sản của chúng diễn ra chủ yếu nhờ nảy chồi, nhưng thỉnh thoảng thì hoa, bao gồm hai nhị hoa và một nhuỵ hoa(đôi khi gọi nó là cụm hoa gồm ba hoa đơn tính) cũng được sinh ra

Bèo tấm có vai trò quan trọng trong khắc phục tình trạng dư thừa các chất dinh dưỡng dạng khoáng chất dư thừa trong các ao hồ bằng biện pháp sinh học do chúng phát triển nhanh và hấp thụ phần lớn các chất nitrat, phốtphát Nó cũng làm giảm tỉ lệ bay hơi của nước

 Nhóm thực vật nửa ngập nước

Đây là loài thực vật có rễ bám vào đất và một phần thân ngập trong nước.Một phần thân và toàn bộ lá của chúng lại nhô hẳn trên bề mặt nước.Phần rễ bám vào đất ngập trong nước, nhận các chất dinh dưỡng có trong đất, chuyển chúng lên lá trên mặt nước để tiến hành quá trình quang hợp.Việc làm sạch môi trường nước đối với các loài thực vật này chủ yếu ở phần lắng ở đáy lưu vực nước Các loài thân cỏ

thuộc nhóm này bao gồm : cỏ đuôi mèo( cattails), sậy (reed), cỏ lõi bấc (bulrush)

Các loài thực vật thuỷ sinh trong quá trình phát triển chịu sự ảnh hưởng rất lớn của các điều kiện môi trường nước như :

+ Nhiệt độ

+ Ánh sáng

+ Chất dinh dưỡng và các chất có trong nước

+ pH của nước

+ Chất khí hoà tan trong nước

+ Độ mặn(hàm lượng muối) có trong nước

+ Chất độc hại có trong nước

Trang 39

+ Dòng chảy của nước

+ Sinh thái của nước

• Gi ới thiệu về cây sậy

a/Tên:

Sậy cĩ tên khoa học là Phramites autralis

Giới (regnum) Phantae

(Khơng phân hạng) Angiospermae

(Khơng phân hạng) Monocots

(Khơng phân hạng) Commelinids

Bộ (order) Poales

Họ(familia) Poaceace

Chi(genus) Phramite

Lồi (Species) P autralis

b/ Nguồn gốc cây sậy

Sậy cĩ thể tìm thấy ở hầu hết các quốc gia vùng nhiệt đới với đặc điểm như một

loại cỏ dại cĩ thân cao và phát triển mạnh trong các vùng đất ngập nước nước ngọt và

nước hơi lợ Sậy xuất hiện nhiều nơi trên thế giới như Châu Âu, Châu Á, Châu Mỹ và Châu Úc Ban đầu là sự xuất hiện tại các vùng ven biển đầm lầy tại Bắc Mỹ, sau đĩ lan

rộng ra tồn bộ duyên hải Đại Tây Dương Mặc dù cĩ tên là autralis tức là bắt nguồn từ Châu Úc nhưng nguồn gốc của cây sậy vẫn chưa được xác định, cho đến sau này khi một nghiên cứu trên marker di truyền của các giống sậy trên Bắc mỹ người ta xác định được rằng, nguồn gốc của cây sậy phát sinh từ Bắc Mỹ và lan rộng ra tồn thế giới bao

gồm cả châu Úc

Trang 40

c/ Sinh lý cây sậy

Sậy là loại cây thủy sinh ưu sống ở vùng đầm lầy, kênh rạch ngập nước ẩm ướt, thuộc vùng nước mặn và nước lợ, pH thích hợp với sậy là 4,5 – 6 sậy cĩ thể đạt chiều cao trưởng thành trung bình khoảng 2 mét, ở độ cao này cây cĩ thể phát hoa hoặc đâm

ra chồi mới từ gốc, thân thẳng, phần trong thân rỗng Tại vùng đồng bằng sơng Cửu Long, miền Nam Việt Nam, trong điều kiện đất ngập nước bão hồ hoặc cận bão hồ, chiều cao của sậy (từ gốc lên phát hoa) cĩ thể đạt kích thước tối đa là 3,5 - 4,0 mét Rễ sậy là loại rễ chùm đặc trưng với mật độ dày cao ở độ sâu 30 - 60 cm dưới mặt đất

Dưới độ sâu 60 cm đến độ sâu lớn nhất 70 cm, mật độ rễ giảm dần Lá sậy cĩ dạng

phẳng hình mũi mác màu xanh, rộng từ 1-6 cm và dài 50-60 cm Hoa thường phát triển vào mùa hè và được thụ phấn nhờ giĩ nhưng cây khơng cĩ hiện tượng tự thụ phấn

sậy cĩ thể phát sinh chồi từ hạt khi hạt tiếp xúc với mơi trường ẩm ướt thích hợp, nhưng hình thức sinh sản bằng hạt khơng được phổ biến mà chủ yếu là sinh sản vơ tính

bằng hành giả (thân rễ) Với hình thức sinh sản vơ tính này sậy cĩ thể phát triển nhanh chĩng với thích ứng với mơi trường mật độ cĩ thể lên đến 200 cây/ m2

Theo một nghiên cứu ở Cộng hịa Séc, sậy đạt đến lượng sinh khối tối đa là 5072 g/m2sau ba hoặc bốn mùa tăng trưởng (Vymazal and Krofelova, 2005) Sậy được sử

dụng rộng rãi trong việc xử lý các loại nước thải khác nhau qua một khu đất ngập nước kiến tạo (Kadlec et al., 2000; Vymalzal et al., 1998) Sậy cĩ khả năng giữ một lượng

lớn các chất dinh dưỡng trong nước thải qua lượng sinh khối của chúng (Windham and Ehrenfeld, 2003) Các thực nghiệm của Lee và Scholz (2006), Tuan et al (2005) đã

chứng minh rằng sậy đã loại bỏ cĩ ý nghĩa một lượng lớn nitrogen trong nước thải do hấp thu qua hệ thống rễ của chúng Ở miền Trung Ấn Độ, giống sậy Phragmites karka

đã loại bỏ 78% lượng nitrogen và 58 – 65% lượng phosphor sau khi qua một hệ thống đất ngập nước kiến tạo chảy ngầm nằm ngang (Billore et al., 1999)