NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI HEO CỦA CỎ BÀNG (Lepironia articulata) MÔ HÌNH ĐẤT NGẤP NƯỚC DÒNG CHẢY NGẦM VÀ DÒNG CHẢY BỀ MẶT

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH *****WX***** KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP BẢN TÓM TẮT NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI HEO CỦA CỎ BÀNG Lepir

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

*****WX*****

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

(BẢN TÓM TẮT)

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI

HEO CỦA CỎ BÀNG (Lepironia articulata) MÔ HÌNH ĐẤT

NGẤP NƯỚC DÒNG CHẢY NGẦM VÀ DÒNG CHẢY BỀ MẶT

Sinh viên thực hiện: TRẦN THỊ HỒNG LINH Ngành: QUẢN LÝ MÔI TRƯỜNG VÀ DU LỊCH SINH THÁI Niên khóa: 2006 -2010

Tháng 7/2010

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI HEO

CỦA CỎ BÀNG (Lepironia articulata) MÔ HÌNH ĐẤT NGẤP NƯỚC

i

MỤC LỤC

MỤC LỤC i

DANH SÁCH CHỮ VIẾT TẮT iii

DANH SÁCH BẢNG iv

DANH SÁCH HÌNH v

Chương I: MỞ ĐẦU 1

1.Mục tiêu nghiên cứu 1

2 Nội dung nghiên cứu 1

3 Tính mới của đề tái 1

4 Ý nghĩa đề tài 1

5 Giới hạn của đề tài 1

Chương II: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2

2.1 THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM THÍ NGHIỆM 2

2.1.1 Thời gian hành thí nghiệm 2

2.1.2 Địa điểm 2

2.1.3 Điều kiện thí nghiệm 2

2.2 MÔ HÌNH VÀ VẬT LIỆU THÍ NGHIỆM 2

2.2.1 Vật liệu thí nghiệm 2

2.2.2 Mô hình thí nghiệm 3

2.3 PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 4

2.3.1 Cơ sở tiến hành thí nghiệm 4

2.3.2 Bố trí thí nghiệm 4

2.3.3 Nội dung thí nghiệm 4

2.3.4 Các giai đoạn thí nghiệm 5

2.3.4.1 Giai đoạn chuẩn bị 5

2.3.4.2 Giai đoạn dưỡng cỏ và ủ phân 5

2.3.4.3 Giai đoạn thí nghiệm 6

2.3.5 Phương pháp xử lý số liệu 6

Chương III: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 7

3.1 KẾT QUẢ 7

ii

3.1.1 Thành phần nước thải phân heo sau khi qua ủ kị khí 7

3.1.2 Cân bằng nước 7

3.1.3 Sự sinh trưởng và phát triển của Cỏ Bàng 8

3.1.4 Chỉ tiêu COD 10

3.1.5 Chỉ tiêu BOD5 11

3.1.6 Chỉ tiêu N tổng 12

3.1.7 Chỉ tiêu P tổng 14

3.2 THẢO LUẬN CHUNG 15

Chương IV: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 17

4.1 KẾT LUẬN 17

4.2 KIẾN NGHỊ 17

ĐNN Đất ngập nước (Wetland constructed)

FWS ĐNN dòng chảy tự do trên bề mặt (Free water surface)

QCVN Quy chuẩn Việt Nam

RAMSAR Công ước quốc tế về đất ngập nước

SS Chất rắn lơ lửng (Suspended solids)

SSF ĐNN có dòng chảy ngầm (Subsurface flow constructed wetland) TPHCM Thành phố Hồ Chí Minh

TSS Tổng chất rắn lơ lửng (Total suspended solids)

VFS ĐNN Ngầm có dòng chảy thẳng đứng (Vertical subsurface flow) VSV Vi sinh vật

DANH SÁCH BẢNG

iv

Bảng 3.1: Thành phần nước thải phân heo sau khi qua ủ kị khí 7

Bảng 3.2: Cân bằng nước trong các mô hình 7

Bảng 3.3: Trọng lượng tươi và khô (g/m2) của Cỏ 8

Bảng 3.4: Mức tăng trưởng trung bình chiều dài thân cỏ (cm) 9

Bảng 3.5: Chiều dài rễ (cm) 9

Bảng 3.6: Kết quả phân tích và hiệu suất xử lý COD của các mô hình 10

Bảng 3.7: Lượng COD được xử lý ở các mô hình 10

Bảng 3.8: Kết quả phân tích và hiệu suất xử lý BOD của các mô hình 11

Bảng 3.9: Lượng BOD được xử lý ở các mô hình 12

Bảng 3.10: Kết quả phân tích và hiệu suất xử lý N của các mô hình 12

Bảng 3.11: Lượng N được xử lý ở các mô hình 13

Bảng 3.12: Kết quả phân tích và hiệu suất xử lý P của các mô hình 14

Bảng 3.11: Lượng P được xử lý ở các mô hình 14

v

DANH SÁCH HÌNH

Hình 2.1: Các vật liệu và các bước chuẩn bị vật liệu thí nghiệm 3

Hình 2.2: ĐNN ngầm có dòng chảy thẳng đứng từ trên xuống VFS 3

Hình 2.3: ĐNN dòng chảy bề mặt FWS 4

Hình 2.4: Mô hình bố trí thí nghiệm 4

Hình 2.5: Nội dung thực hiện thí nghiệm 5

Hình 3.1: Biểu đồ thể hiện lượng nước thất thoát qua các mô hình 8

Hình 3.2: Biểu đồ thể hiện mức tăng trưởng trung bình chiều dài thân cỏ 9

Hình 3.3: Biểu đồ thể hiện hiệu quả xử lý COD ở các mô hình 10

Hình 3.4: Biểu đồ thể hiện lượng COD được xử lý ở các mô hình 11

Hình 3.5: Biểu đồ thể hiện hiệu quả xử lý BOD ở các mô hình 11

Hình 3.6: Biểu đồ thể hiện lượng BOD5 được xử lý ở các mô hình 12

Hình 3.7: Biểu đồ thể hiện hiệu quả xử lý N ở các mô hình 13

Hình 3.8: Biểu đồ thể hiện lượng N được xử lý ở các mô hình 13

Hình 3.9: Biểu đồ thể hiện hiệu quả xử lý P ở các mô hình 14

Hình 3.10: Biểu đồ thể hiện lượng P được xử lý ở các mô hình 15

Đ  tài: Nghiên c u kh  năng x  lý n c th i phân heo c a c  Bàng (Lepironia articulata)  trên mô hình ĐNN dòng ch y ng m và b  m t 

SVTH: Trần Thị Hồng Linh 1

Chương I

1 Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải phân heo của Cỏ Bàng trên mô hình ĐNN dòng chảy ngầm và ĐNN dòng chảy bề mặt, so sánh hiệu quả xử lý giữa hai mô hình

2 Nội dung nghiên cứu

- Thu thập tài liệu và các bài viết có liên quan đến đối tượng nghiên cứu

- Xây dựng mô hình ĐNN dòng chảy ngầm và dòng chảy bề mặt trồng cỏ Bàng

- Chạy mô hình tính hiệu quả xử lý nước thải giữa hai loại mô hình dòng chảy

ngầm và dòng chảy bề mặt Hiệu quả xử lý giữa mô hình có trồng cây và mô hình không trồng cây (đối chứng)

3 Tính mới của đề tài

Việc nghiên cứu khả năng sử dụng cỏ Bàng để xử lý nước thải phân heo và so sánh hiệu quả xử lý giữa hai loại mô hình ĐNN dòng chảy ngầm và dòng chảy bề mặt

5 Giới hạn của đề tài

- Thực hiện trên quy mô Pilot, mô hình ĐNN dòng chảy bề mặt và ĐNN dòng

chảy ngầm với thể tích khoảng 500 lít

- Các thông số nước thải khảo sát trong quá trình thí nghiệm: BOD5, COD, N tổng, và P tổng

- Các thông số sinh trưởng: Chiều dài thân, chiều dài rễ, trọng lượng tươi và

lượng nước bốc hơi

- Thời gian thí nghiệm: 01/2010 – 07/2010

Đ  tài: Nghiên c u kh  năng x  lý n c th i phân heo c a c  Bàng (Lepironia articulata)  trên mô hình ĐNN dòng ch y ng m và b  m t 

SVTH: Trần Thị Hồng Linh 2

Chương II NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM THÍ NGHIỆM

2.1.1 Thời gian hành thí nghiệm: từ tháng 01/2010 – 07/2010, trong đó:

- Tháng 01/2010: viết đề cương nghiên cứu

- Từ 12/01 – 13/01/2010: lấy cỏ về, trồng để ổn định cỏ

- Tháng 02/2010: xây dựng mô hình và ủ phân

- Từ 06/03-15/04/2010: chuyển cỏ vào trồng trong mô hình và cho cỏ thích nghi

dần với nước thải (dưỡng cỏ)

- Từ 16/04-10/06/2010: tiến hành thí nghiệm

2.1.2 Địa điểm

- Mô hình được xây dựng tại trại thực nghiệm bộ môn Công Nghệ Sinh Học

trường Đại Học Nông Lâm TPHCM

- Các chỉ tiêu nước thải được phân tích tại Trung Tâm phân tích Môi Trường –

Viện Công Nghệ Sinh Học và Công Nghệ Môi Trường Đại Học Nông Lâm TPHCM

2.1.3 Điều kiện thí nghiệm

Đ  tài: Nghiên c u kh  năng x  lý n c th i phân heo c a c  Bàng (Lepironia articulata)  trên mô hình ĐNN dòng ch y ng m và b  m t 

Khu du lịch sinh thái

An Hạ - Củ Chi

Trại chăn nuôi thú y - ĐH Nông Lâm

Trại thực nghiệm Bộ môn Công nghệ Sinh học - ĐH Nông Lâm

Đ  tài: Nghiên c u kh  năng x  lý n c th i phân heo c a c  Bàng (Lepironia articulata)  trên mô hình ĐNN dòng ch y ng m và b  m t 

SVTH: Trần Thị Hồng Linh 4

Hình 2.3: Mô hình ĐNN dòng chảy bề mặt FWS

Trong thời gian thí nghiệm, mô hình được che mưa bởi mái che bằng bạc nilong

2.3 PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM

2.3.1 Cơ sở tiến hành thí nghiệm

- Nồng độ COD của nước thải đầu vào trung bình 2.518mg/L

- Lưu lượng nước thải qua mô hình là 50 lít/ngày

- Tải lượng COD (LS) 126g/m2/ngày (1.260 kg/ha/ngày)

- Thời gian thí nghiệm là 8 tuần

2.3.2 Bố trí thí nghiệm

Thí nghiệm theo hướng cố định tải lượng COD đầu vào từ đó so sánh hiệu quả xử

lý giữa hai loại mô hình dòng chảy ngầm và dòng chảy bề mặt Cách bố trí thí nghiệm được thể hiện trong hình sau:

Đ  tài: Nghiên c u kh  năng x  lý n c th i phân heo c a c  Bàng (Lepironia articulata)  trên mô hình ĐNN dòng ch y ng m và b  m t 

SVTH: Trần Thị Hồng Linh 5

Hình 2.4: Mô hình bố trí thí nghiệm 2.3.3 Nội dung thí nghiệm

Nội dung thí nghiệm được thể hiện cụ thể trong hình 3.5

Hình 2.5: Nội dung thực hiện thí nghiệm

2.3.4 Các giai đoạn thí nghiệm

2.3.4.1 Giai đoạn chuẩn bị

Xây dựng mô hình dòng chảy ngầm và dòng chảy bề mặt có kích thước mỗi mô hình dài x rộng x cao: 200cm x 50cm x 60cm gồm hai mô hình đối chứng và hai mô hình thí nghiệm

Cỏ được trồng ổn định trong 4 tuần, được tưới nước sạch mỗi ngày tạo môi trường thích hợp để cây phát triển

2.3.4.2 Giai đoạn dưỡng cỏ và ủ phân

- Dưỡng cỏ: Cỏ được tưới nước thải phân heo theo tỷ lệ tăng dần để cho cây

thích nghi: 1% trong 1 tuần, 1.5% trong 1 tuần, 2% trong 1 tuần, 2.5% trong 1 tuần Sau 4 tuần thích nghi, cỏ phát triển bình thường, lá non mọc lên nhiều

Nước thải chăn nuôi

Các thông số đo: COD, BOD,

Đ  tài: Nghiên c u kh  năng x  lý n c th i phân heo c a c  Bàng (Lepironia articulata)  trên mô hình ĐNN dòng ch y ng m và b  m t 

SVTH: Trần Thị Hồng Linh 6

- Ủ phân: phân được lấy từ trại heo trường Đại Học Nông Lâm vào lúc 7-8 giờ sáng hàng ngày Phân heo được lấy thành nhiều đợt và được ủ kị khí trong các bao nilong trong 3 tuần trước khi pha loãng cho vào mô hình thí nghiệm

2.3.4.3 Giai đoạn thí nghiệm

Nước thải đưa vào mô hình với tải lượng COD cố định là 126 mg/L Mỗi ngày, đưa 50 lít nước thải vào mô hình vào khoảng 8-9 giờ sáng, và thu nước đầu ra mỗi ngày để kiểm tra lượng nước bị hao hụt Cứ sau 7 ngày là đo chiều dài thân cỏ một lần và lấy mẫu nước đầu ra để đi phân tích các chỉ tiêu

Đ  tài: Nghiên c u kh  năng x  lý n c th i phân heo c a c  Bàng (Lepironia articulata)  trên mô hình ĐNN dòng ch y ng m và b  m t 

SVTH: Trần Thị Hồng Linh 7

Chương III

KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

3.1 KẾT QUẢ

3.1.1 Thành phần nước thải phân heo sau khi qua ủ kỵ khí

Bảng 3.1: Thành phần nước thải phân heo sau khi qua ủ kỵ khí

STT Chỉ tiêu Đơn vị Nước thải ban

3.1.2 Cân bằng nước

Bảng 3.2: Cân bằng nước trong các mô hình (n=56)

Lượng nước vào mô hình

Lượng nước ra TB (l/ngày) 46 ± 1 47 ± 2 43 ± 0.8 44 ± 1

Lượng nước thất thoát TB

Tỷ lệ % 8% 6% 14% 12%

Đ  tài: Nghiên c u kh  năng x  lý n c th i phân heo c a c  Bàng (Lepironia articulata)  trên mô hình ĐNN dòng ch y ng m và b  m t 

SVTH: Trần Thị Hồng Linh 8

Hình 3.1: Biểu đồ thể hiện lượng nước thất thoát qua các mô hình

Qua bảng 4.2 và hình 4.1 ta thấy lượng nước thất thoát qua các mô hình là khác nhau, mô hình trồng cỏ Bàng thì lượng nước thất thoát cao hơn ở mô hình đối chứng

vì một phần lượng nước thất thoát là do cỏ Bàng đã hấp thu Nước thất thoát giữa hai

mô hình VFS và FWS xấp xỉ nhau, điều này do quy mô pilot của hai mô hình không

có sự khác biệt nhiều về kết cấu trong khi diện tích mặt thoáng bằng nhau

3.1.3 Sự sinh trưởng và phát triển của Cỏ Bàng

Bảng 3.3: Trọng lượng tươi và khô (g/m2) của cỏ Bàng trong các mô hình

Đ  tài: Nghiên c u kh  năng x  lý n c th i phân heo c a c  Bàng (Lepironia articulata) 

trên mô hình ĐNN dòng ch y ng m và b  m t 

SVTH: Trần Thị Hồng Linh 9

- Mức tăng trưởng thân cỏ

Bảng 3.4: Mức tăng trưởng trung bình chiều dài thân cỏ

Tuần

VFS FWS Chiều cao thân

(cm)

Tăng trưởng (cm/tuần)

Chiều cao thân (cm)

Tăng trưởng (cm/tuần)

Đ  tài: Nghiên c u kh  năng x  lý n c th i phân heo c a c  Bàng (Lepironia articulata) 

trên mô hình ĐNN dòng ch y ng m và b  m t 

SVTH: Trần Thị Hồng Linh 10

Sự sinh trưởng và phát triển của cỏ qua 8 tuần thí nghiệm ở hai mô hình là như

nhau Thời gian thí nghiệm 8 tuần chưa đủ để cỏ có thể phát triển ổn định về chiều

dài thân, chiều dài rễ, sinh khối Theo quan sát, mô hình VFS cỏ có hướng phát triển

tốt hơn FWS nếu thời gian thí nghiệm dài hơn

3.1.4 Chỉ tiêu COD

Bảng 3.6: Kết quả phân tích và hiệu suất xử lý COD của các mô hình (n=8)

VFS FWS VFS FWS Đầu vào (mg/l) 2518 ± 232

Đầu ra (mg/l) 754 ± 434 765 ± 490 269 ± 124 443 ± 250

Hình 3.3: Biểu đồ thể hiện hiệu quả xử lý COD ở các mô hình

Bảng 3.7: Lượng COD được xử lý ở các mô hình (n=8)

Lượng xử lý COD mg/l VFS FWS

Đ  tài: Nghiên c u kh  năng x  lý n c th i phân heo c a c  Bàng (Lepironia articulata)  trên mô hình ĐNN dòng ch y ng m và b  m t 

SVTH: Trần Thị Hồng Linh 11

Hình 3.4: Biểu đồ thể hiện lượng COD được xử lý ở các mô hình

Khả năng xử lý COD ở mô hình trồng cỏ Bàng cao hơn mô hình đối chứng Đặc biệt là mô hình VFS cỏ Bàng hiệu suất xử lý cao hơn hẳn các mô hình khác Tuy hiệu quả xử lý COD cao xong nước đầu ra vẫn chưa đạt QCVN 24:2009/BTNMT là do

hàm lượng nước thải đầu vào khá cao

Hình 3.5: Biểu đồ thể hiện hiệu quả xử lý BOD5 ở các mô hình

Bảng 3.9: Lượng BOD5 được xử lý ở các mô hình (n=4)

Đ  tài: Nghiên c u kh  năng x  lý n c th i phân heo c a c  Bàng (Lepironia articulata) 

trên mô hình ĐNN dòng ch y ng m và b  m t 

SVTH: Trần Thị Hồng Linh 12

Lượng BOD 5 được xử lý (mg/lít)

VFS FWS Hàm lượng

nước đầu ra

Lượng vật liệu lọc và VSV xử lý

Lượng cỏ

xử lý

Hàm lượng nước đầu ra

Lượng vật liệu lọc và VSV xử lý

Hình 3.6: Biểu đồ thể hiện lượng BOD5 được xử lý ở các mô hình

Ta thấy hiệu quả xử lý BOD5 của mô hình cỏ Bàng cao hơn mô hình đối chứng,

hiệu suất xử lý ở mô hình VFS cỏ Bàng là cao hơn các mô hình khác nhưng nhìn về

mặt thống kê thì hiệu quả xử lý của tất cả các mô hình là như nhau

Đ  tài: Nghiên c u kh  năng x  lý n c th i phân heo c a c  Bàng (Lepironia articulata) 

trên mô hình ĐNN dòng ch y ng m và b  m t 

SVTH: Trần Thị Hồng Linh 13

Hình 3.7: Biểu đồ thể hiện hiệu quả xử lý N ở các mô hình

Bảng 3.11: Lượng N được xử lý ở các mô hình (n=4)

Lượng N được xử lý (mg/lít) VFS FWS Hàm lượng

nước đầu ra

Lượng vật liệu lọc và VSV xử lý

Lượng cỏ

xử lý

Hàm lượng nước đầu ra

Lượng vật liệu lọc và VSV xử lý

2

0 10 20 30 40 50 60 70 80

Hình 3.8: Biểu đồ thể hiện lượng N được xử lý ở các mô hình

Khả năng xử lý N của mô hình cỏ Bàng và mô hình đối chứng là như nhau trong

đó hiệu quả xử lý của mô hình VFS trồng cỏ Bàng là cao hơn mô hình VFS đối

chứng Hiệu quả xử lý N của mô hình FWS cao hơn mô hình VFS cả mô hình đối

chứng và cỏ Bàng

Đ  tài: Nghiên c u kh  năng x  lý n c th i phân heo c a c  Bàng (Lepironia articulata) 

nước đầu ra Lượng vật liệu lọc và

Hình 3.10: Biểu đồ thể hiện lượng P được xử lý ở các mô hình

Đ  tài: Nghiên c u kh  năng x  lý n c th i phân heo c a c  Bàng (Lepironia articulata)  trên mô hình ĐNN dòng ch y ng m và b  m t 

3.2 THẢO LUẬN CHUNG

Mô hình ĐNN dòng chảy ngầm (VFS) và dòng chảy bề mặt (FWS) xử lý nước thải phân heo với thời gian lưu ở mỗi mô hình khác nhau, so sánh hiệu quả xử lý giữa VFS, FWS đối chứng và mô hình trồng cỏ Bàng cho thấy:

- Khả năng xử lý của cỏ Bàng rất đáng kể Hiệu quả xử lý nước thải phân heo

của mô hình trồng cỏ Bàng cao hơn mô hình đối chứng Hệ thống tạo quần xả cộng sinh gồm rễ cây tạo môi trường lý tưởng cho sự phát triển của các vi sinh vật bám dính lơ lửng, vi sinh vật trong quá trình sinh trưởng cũng góp phần giúp cỏ Bàng sử dụng lượng chất ô nhiễm làm nguồn dinh dưỡng

- Nước thải phân heo đầu vào với nồng độ ô nhiễm trung bình khá cao với tải

lượng COD: 126mg/m2/ngày Nên hầu hết nước thải sau khi xử lý đều không đạt tiêu chuẩn QCVN 24:2009/BTNMT, và hiệu suất xử lý chưa được cao Vì thế, nên hạ thấp nồng độ nước thải cho vào mô hình (ở những nghiên cứu tiếp theo) để có thể đạt được hiệu quả xử lý tốt hơn Nồng độ nước thải cao có thể đã làm ức chế sự phát triển của cỏ Bàng làm cỏ chậm phát triển Sự phát triển về chiều cao thân cỏ và chiều dài

rễ đã chứng minh điều này

- Những kết quả nghiên cứu bước đầu cho thấy khả năng xử lý ở hai mô hình

VFS và FWS gần bằng nhau, hiệu quả xử lý chưa cao và chưa ổn định có thể là do hàm lượng nước thải đầu vào quá cao, thời gian thí nghiệm 8 tuần chưa đủ để cỏ phát triển tối ưu Mức tăng trưởng về sinh khối, mức tăng chiều dài thân cây, chiều dài rễ còn thấp và chậm

- Kết quả xử lý N, P mô hình còn thấp Điều này cho thấy khả năng hấp thu N,

P của cỏ thấp Cỏ Bàng chưa phát triển tốt ở giai đoạn này, cần có thêm thời gian thí nghiệm để cỏ Bàng phát triển tốt hơn và có thể khi đó hiệu quả xử lý N, P cao

- So sánh với mô hình VFS trồng cỏ Bàng xử lý nước thải rỉ rác (Nguyễn

Ngọc Thanh, 2008) thì hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi còn thấp, chỉ số nước thải đầu ra còn khá cao chưa đạt QCVN 24:2009/BTNMT