Nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi bằng bãi lọc ngầm trồng cây tại huyện yên phong tỉnh bắc ninh

1 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM  LÊ THÙY DƢƠNG NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƢỚC THẢI CHĂN NUÔI BẰNG BÃI LỌC NGẦM TRỒNG CÂY TẠI HUYỆN YÊN PHONG - TỈNH BẮC NINH Chuyên ngành : Khoa học Môi trƣờng Mã Số : 60 44 03 01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NÔNG NGHIỆP Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS DƢ NGỌC THÀNH Thái Nguyên - 2012 MỞ ĐẦU Đặt vấn đề Chăn nuôi lĩnh vực quan trọng nơng nghiệp, khơng đáp ứng nhu cầu thực phẩm cho tiêu dùng hàng ngày ngƣời dân xã hội mà nguồn thu nhập hàng triệu ngƣời dân Chăn nuôi lợn khơng cung cấp phần lớn thịt mà cịn nguồn cung cấp phân hữu cho trồng, tận dụng thức ăn thu hút lao động dƣ thừa nông nghiệp Trong năm gần đời sống nhân dân ta không ngừng đƣợc cải thiện nâng cao, nhu cầu tiêu thụ thịt chủ yếu thịt lợn ngày tăng số lƣợng chất lƣợng thúc đẩy ngành chăn nuôi lợn bƣớc sang bƣớc phát triển Theo số liệu Tổng cục Thống kê, đến năm 2011 nƣớc có gần 28.000 trang trại với số lƣợng gia súc, gia cầm trang trại dao động khoảng từ hàng trăm đến hàng nghìn Hình thức chăn ni theo mơ hình ngày đƣợc phát triển rộng rãi nhận đƣợc quan tâm nhà nƣớc nhƣ quyền địa phƣơng Đây định hƣớng chiến lƣợc phát triển đến năm 2020 khuyến khích phát triển chăn ni theo hình thức trang trại, công nghiệp [11] Tuy nhiên việc phát triển trang trại chăn nuôi với quy mô ngày tăng kéo theo vấn đề ô nhiễm môi trƣờng nghiêm trọng, phân nƣớc thải từ trang trại nguồn gây nhiễm lớn, ảnh hƣởng tới sức khỏe ngƣời vật nuôi nhƣ khơng có biện pháp xử lý Chất thải từ chăn nuôi không đƣợc xử lý hay xử lý không triệt để làm ô nhiễm môi trƣờng không khí, đất nguồn nƣớc Từ nguồn nhiễm ảnh hƣởng xấu đến sức khỏe ngƣời nhƣ gây lên bệnh đƣờng hô hấp đƣờng tiêu hoá, bệnh ngứa da, ngứa mắt, viêm gan, ảnh hƣởng đến sức khoẻ, đời sống nhân dân Không làm ô nhiễm môi trƣờng xung quanh, chất thải vật ni khơng đƣợc xử lý cịn đe dọa phát triển bền vững ổn định trang trại Ở nƣớc có chăn nuôi công nghiệp phát triển mạnh nhƣ Hà Lan, Anh, Mỹ, Hàn Quốc nguồn gây nhiễm lớn Ở Việt Nam, khía cạnh môi trƣờng ngành chăn nuôi đƣợc quan tâm vài năm trở lại tốc độ phát triển chăn nuôi ngày tăng, lƣợng chất thải chăn nuôi đƣa vào môi trƣờng ngày nhiều Theo báo cáo tổng kết Viện chăn nuôi [15], hầu hết hộ chăn nuôi để nƣớc thải chảy tự môi trƣờng xung quanh gây mùi hôi thối nồng nặc, đặc biệt vào ngày oi bức; Nồng độ khí H2S NH3 cao mức cho phép khoảng 30-40 lần; Tổng số vi sinh vật bào tử nấm cao mức cho phép nhiều lần Đến phần lớn trang trại chăn ni lợn có hệ thống xử lý nƣớc thải đơn giản (hầm biogas) nhƣng hầu hết không đạt tiêu chuẩn thải Tùy thuộc vào loại hình chăn ni mà số lƣợng đặc tính chất thải có khác nhau, loại hình trang trại gây nhiễm lớn đƣợc đánh giá trang trại chăn nuôi lợn sử dụng nƣớc thƣờng xuyên để vệ sinh chuồng trại, trung bình từ - 10 m3/ngày/trang trại 2000 Nƣớc thải có hàm lƣợng chất hữu cao, giàu nitơ (COD = 600 -1700 mg/l, BOD5 = 500-1500 mg/l) có chứa lƣợng vi khuẩn gây bệnh lớn nhƣ E.coli từ 4.103 - 5.105 MPN/100ml Bên cạnh đó, lƣợng chất thải rắn phát sinh chăn ni lớn, trung bình từ 5-18 tấn/năm tùy thuộc vào loại hình chăn ni, chủ yếu phân vật nuôi chất độn Việc lựa chọn cơng nghệ xử lý nƣớc thải hậu biogas chi phí thấp phù hợp với điều kiện nông thôn cần thiết Đó lý chúng tơi tiến hành nghiên cứu đề tài: “Nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi bãi lọc ngầm trồng huyện Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh” Nhằm đảm bảo nƣớc thải sau xử lý đạt Quy chuẩn nƣớc thải Việt Nam, góp phần giảm thiểu nhiễm mơi trƣờng xung quanh Mục đích nghiên cứu Nâng cao hiệu xử lý nƣớc thải cơng nghệ rẻ tiền, có chi phí xây dựng nhƣ vận hành bảo dƣỡng thấp, phù hợp với điều kiện Việt Nam, đảm bảo giảm thiểu ô nhiễm môi trƣờng cho phép tái sử dụng nƣớc thải sau xử lý nông nghiệp Mục tiêu nghiên cứu - Xác định độ dẫn thủy lực khả xử lý nƣớc thải số loại vật liệu lọc sử dụng bãi lọc ngầm - Xác định ngƣỡng nồng độ thích hợp trồng bãi lọc ngầm - Xác định khả xử lý nƣớc thải công thức trồng tham gia thí nghiệm mơ hình - Thành phần nƣớc thải chăn nuôi sau xử lý đạt QCVN nƣớc thải công nghiệp Ý nghĩa khoa học thực tiễn 4.1 Ý nghĩa khoa học Kết nghiên cứu xác định đƣợc khả xử lý bãi lọc ngầm trồng dịng chảy thẳng đứng mơi trƣờng nƣớc thải chăn nuôi 4.2 Ý nghĩa thực tiễn Ngăn ngừa nguy ô nhiễm nguồn nƣớc ngầm, nƣớc mặt từ ngành chăn nuôi, giúp ngành chăn nuôi ngày phát triển Đây giải pháp công nghệ xử lý nƣớc thải điều kiện tự nhiên, thân thiện với mơi trƣờng, đạt hiệu suất cao, chi phí thấp ổn định, đồng thời góp phần làm tăng giá trị đa dạng sinh học, cải tạo cảnh quan môi trƣờng địa phƣơng Sinh khối thực vật, nƣớc thải sau xử lý từ bãi lọc ngầm trồng cịn có giá trị kinh tế Giới hạn đề tài - Thực mơ hình bãi lọc ngầm trồng với dòng chảy thẳng đứng - Chỉ kiểm tra thông số BOD, COD, tổng N, tổng P TSS, DO, TDS, EC, PH - Thực vật sử dụng Thủy Trúc, Xƣơng Bồ, Chuối Hoa, Bóng Nƣớc, Trúc Mây, Phát Lộc, Thiết Mộc Lan, Mon Nƣớc - Vật liệu sử dụng bãi lọc vật liệu có sẵn tự nhiên, dễ tìm có khả lọc, lắng cặn nhƣ cát, sỏi, đá - Đề tài nghiên cứu thực phạm vi mơ hình, chƣa thực ngồi mơi trƣờng Tính đề tài Việc sử dụng bãi lọc ngầm trồng để xử lý nƣớc thải, loại bỏ chất ô nhiễm đƣợc áp dụng số nƣớc giới nhƣ Đan Mạch, Thụy Điển, Na Uy Tại Việt Nam có số nghiên cứu phịng bãi lọc ngầm trồng có số kết Tuy nhiên điều kiện thực tế Bắc Ninh chƣa có đề tài nghiên cứu vấn đề việc sử dụng trồng địa bãi lọc ngầm chƣa đƣợc nghiên cứu Việc chúng tơi làm xây dựng mơ hình bãi lọc ngầm có sử dụng địa để xử lý nƣớc thải điều kiện tỉnh Bắc Ninh tính đề tài Chƣơng TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan chất thải chăn nuôi 1.1.1 Nguồn gốc phát sinh chất thải chăn nuôi Nguồn gốc phát sinh ô nhiễm môi trƣờng nƣớc hoạt động chăn nuôi chủ yếu đƣợc gây nƣớc thải rửa chuồng, nƣớc tiểu lợn Ô nhiễm chất thải rắn phân, thức ăn thừa lợn vƣơng vãi chuồng mà không đƣợc thu gom kịp thời Các chất chất dễ phân hủy sinh học: carbonhydrate, protein, chất béo dẫn đến vi sinh vật phân hủy làm phát tán mùi hôi thối môi trƣờng Đây chất gây ô nhiễm nặng thƣờng thấy trang trại chăn nuôi tập trung [6] Theo tính tốn lƣợng chất thải rắn mà vật ni thải (kg/con/ngày) là: Bị 10, trâu 15, lợn 2, gia cầm 0,2, hàng năm, đàn vật nuôi Việt Nam thải vào môi trƣờng khoảng 73 triệu chất thải rắn (phân khô, thức ăn thừa) 25-30 triệu khối chất thải lỏng (phân lỏng, nƣớc tiểu nƣớc rửa chuồng trại) Trong đó, khoảng 50% lƣợng chất thải rắn (36,5 triệu tấn), 80% chất thải lỏng (20-24 triệu m3) xả thẳng môi trƣờng, sử dụng không qua xử lý gây ô nhiễm môi trƣờng nghiêm trọng Ƣớc tính phân chuồng tƣơi với cách quản lý, sử dụng nhƣ phát thải vào khơng khí khoảng 0,24 CO quy đổi với tổng khối chất thải nêu phát thải vào khơng khí 17,52 triệu CO Các nhà nghiên cứu ƣớc tính đƣợc chăn ni gây 18% khí gây hiệu ứng nhà kính làm cho nhiệt độ trái đất tăng lên (biến đổi khí hậu tồn cầu), lớn phần giao thông vận tải gây [8] 1.1.2 Thành phần, tính chất nước thải chăn ni - Nƣớc thải chăn nuôi loại chất thải đặc trƣng, có khả gây nhiễm môi trƣờng cao, đặc biệt COD, BOD, hàm lƣợng chất hữu cơ, cặn lơ lửng, N, P vi sinh vật gây bệnh Nó thiết phải đƣợc xử lý trƣớc thải ngồi mơi trƣờng Việc lựa chọn quy trình xử lý nƣớc thải cho sở chăn nuôi phụ thuộc nhiều vào thành phần tính chất nƣớc thải [2], bao gồm: - Các chất hữu vô cơ: Trong nƣớc thải chăn nuôi, hợp chất hữu chiếm 70-80% gồm cellulose, protit, acid amin, chất béo, hidratcarbon dẫn xuất chúng có phân, thức ăn thừa Hầu hết chất hữu dễ phân hủy, chất vô chiếm 20-30% gồm cát, đất, muối, ure, ammonium, muối chlorua, SO42-[2]… - N P: Khả hấp thụ N P loài gia súc, gia cầm kém, nên ăn thức ăn có chứa N P chúng tiết theo phân nƣớc tiểu Trong nƣớc thải chăn nuôi lợn thƣờng chứa lƣợng N P cao Hàm lƣợng Ntổng nƣớc thải chăn nuôi 571- 1026mg/L, phốt từ 39- 94 mg/L [2] - Vi sinh vật gây bệnh: Nƣớc thải chăn nuôi chứa nhiều loại vi khuẩn nhƣ Salmonella, Shigella, Proteus, Arizona Trứng giun sán nƣớc thải với loại điển hình Fasiola hepatica, Fasiolagigantiac, Fasiolosis buski, gây bệnh cho ngƣời gia súc [2] 1.1.3 Tình hình nhiễm mơi trường chăn ni Ơ nhiễm mơi trƣờng chăn nuôi gây nên chủ yếu từ nguồn chất thải rắn, chất thải lỏng, bụi, tiếng ồn, xác gia súc, gia cầm chết chôn lấp, tiêu hủy không kỹ thuật Một kết kiểm tra mức độ nhiễm khuẩn chuồng nuôi gia súc cho thấy, tổng số vi khuẩn khơng khí chuồng ni cao gấp 30 - 40 lần so với khơng khí bên ngồi Đối với sở chăn nuôi, chất thải gây nhiễm mơi trƣờng có ảnh hƣởng trực tiếp tới sức khỏe ngƣời, làm giảm sức đề kháng vật ni, tăng tỷ lệ mắc bệnh, chi phí phòng trị bệnh, giảm suất hiệu kinh tế Sức đề kháng gia súc, gia cầm giảm sút nguy gây nên bùng phát dịch bệnh Vì vậy, WHO khuyến cáo phải có giải pháp tăng cƣờng việc làm môi trƣờng chăn ni, kiểm sốt, xử lý chất thải, giữ vững đƣợc an toàn sinh học, tăng cƣờng sức khỏe đàn giống Các chất thải chăn nuôi gây ô nhiễm môi trƣờng vi sinh vật (các mầm bệnh truyền nhiễm) đặc biệt nguy hiểm, làm phát sinh loại dịch bệnh nhƣ ỉa chảy, lở mồm long móng, tai xanh, cúm gia cầm H5N1 * Ơ nhiễm khơng khí Ơ nhiễm mơi trƣờng khơng khí chăn ni chủ yếu khí nhƣ NH3, H2S…Ammoniac (NH3) có khí, trƣớc hết từ phân hủy bốc chất thải vật nuôi Các hoạt động sản xuất nông nghiệp (chăn ni, sử dụng phân bón) đƣợc xác định nguồn lớn thải khí NH3 mơi trƣờng Số lƣợng đàn vật nuôi tăng đáng kể, tƣơng tự phát thải NH3 từ phân bón nitơ [22] Sự gia tăng mạnh gây nhóm vật ni lợn gia cầm Trong hoạt động chăn nuôi, thải NH3 vào môi trƣờng trƣớc hết từ chuồng trại, nuôi vỗ béo mở (hở), chế biến dự trữ phân, sử dụng phân bón đất Nitơ đƣợc thải dạng ure (động vật có vú) axit uric (chim) NH3, nitrogen hữu phân nƣớc tiểu vật nuôi Để biến ure axit uric thành NH3 cần có enzyme urease Sự biến đổi xảy nhanh, thƣờng ngày Biến đổi dạng phức hợp nitrogen hữu phân xảy chậm (hàng tháng hàng năm) Trong trƣờng hợp, nitrogen đƣợc biến đổi thành ammonium (NH4+) điều kiện pH axit trung tính thành ammoniac (NH3) điều kiện pH cao NH3 thải ảnh hƣởng lớn tới chất lƣợng khơng khí quốc gia, khu vực tồn cầu Sự tích lũy NH3 khơng khí gây phì nhiêu nƣớc mặt, làm cho tảo độc hại tăng trƣởng nhanh làm giảm nhiều lồi thủy sinh, có đối tƣợng kinh tế Các loài trồng nhạy cảm nhƣ cà chua, dƣa chuột loại hoa đƣợc trồng gần khu vực có NH3 thải lớn bị hƣ hại NH3 lắng đọng tăng [24] Sự lắng đọng NH3 đất với khả đệm thấp gây nên axit hóa đất rút hết cation Điều đáng quan tâm đặc biệt NH3 khơng khí chuồng ni thƣờng xun đƣợc tích tụ chuồng thơng thống, tăng mức NH3 ảnh hƣởng xấu sức khỏe suất vật ni Đồng thời NH3 tác động xấu lên sức khỏe ngƣời, dù mức thấp gây sƣng phổi, sƣng mắt, ảnh hƣởng tới hơ hấp tim mạch * Ơ nhiễm môi trƣờng đất Nếu đất chứa lƣợng lớn nito, photpho gây tƣợng phú dƣỡng hóa hay lƣợng nito thừa đƣợc chuyển hóa thành nitrat làm cho nồng độ nitorat đất tăng cao, gây độc cho hệ vi sinh vật đất nhƣ trồng, đồng thời tạo điều kiện thuận lợi cho vi sinh vật ƣa nito, photpho phát triển, hạn chế chủng vi sinh vật khác, gây cân hệ sinh thái đất Bên cạnh phân tƣơi gia súc chứa nhiều vi sinh vật gây bệnh, chúng tồn phát triển đất phát tán khắp nơi gây nguy nhiễm bệnh cho ngƣời động vật nuôi Photpho môi trƣờng đất có khả kết hợp với nguyên tố Cu, Al…tạo thành chất phức tạp, khó phân hủy, làm cho đất cằn cỗi, ảnh hƣởng tới phát triển thực vật Chất thải chăn nuôi thải trực tiếp đất chất hữu cơ, kim loại theo mƣa, nƣớc chảy tràn thấm qua đất vào nƣớc ngầm gây nhiễm nƣớc ngầm * Ơ nhiễm nguồn nƣớc Nƣớc thải chăn nuôi chƣa đƣợc xử lý hay qua xử lý nhƣng chƣa đạt yêu cấu thƣờng đƣợc thải ao, hồ, sông , suối nguồn gây ô nhiễm nghiêm trọng.Bên cạnh q trình vệ sinh rửa chuồng trại thải môi trƣờng lƣợng lớn nƣớc thải gây ô nhiễm nguồn nƣớc suy giảm nguồn tài nguyên nƣớc Bảng 1.1 Bảng kết phân tích số tiêu nƣớc thải sau Biogas STT Tên tiêu Đơn vị Kết QCVN 40:2011 pH 6,7 5,5-9 BOD5 Mg/l 554 50 COD Mg/l 869 150 TSS ppm 242,5 100 NO3 - N Mg/l 1,74 0,5 NH4 - N Mg/l 195,4 10 (Nguồn: Sở Tài nguyên môi trường tỉnh Bắc Ninh, 2012) [9] Kết bảng 1.1 cho thấy tiêu pH nằm tiêu chuẩn cho phép tiêu cịn lại vƣợt q tiêu chuẩn nhiều lần 1.2 Một số giải pháp xử lý chất thải chăn nuôi Việc xử lý nƣớc thải chăn nuôi heo nhằm giảm nồng độ chất ô nhiễm nƣớc thải đến nồng độ cho phép xả vào nguồn tiếp nhận Việc lựa chọn phƣơng pháp làm lựa chọn quy trình xử lý nƣớc phụ thuộc vào yếu tố nhƣ: - Các yêu cầu công nghệ vệ sinh nƣớc - Lƣu lƣợng nƣớc thải - Các điều kiện trại chăn nuôi - Hiệu xử lý Các phƣơng pháp áp dụng: - Phƣơng pháp học - Phƣơng pháp hóa lý - Phƣơng pháp sinh học - Phƣơng pháp xử lý học Mục đích tách chất rắn, cặn, phân khỏi hỗn hợp nƣớc thải cách thu gom, phân riêng Có thể dùng song chắn rác, bể lắng sơ để loại bỏ cặn thô, dễ lắng tạo điều kiện thuận lợi giảm khối tích cơng trình xử lý Ngồi dùng phƣơng pháp ly tâm lọc, hàm lƣợng cặn lơ lửng nƣớc thải chăn nuôi lớn khoảng vài ngàn mg/l dễ lắng nên lắng sơ trƣớc sau đƣa sang cơng trình phía sau Sau tách nƣớc thải đƣợc đƣa công trình phía sau cịn phần chất rắn đƣợc đem ủ làm phân bón * Phương pháp hóa lý: Nƣớc thải chăn ni cịn chứa nhiều chất hữu cơ, chất vơ dạng hạt có kích thƣớc nhỏ, khó lắng, khó tách phƣơng pháp học thơng thƣờng tốn nhiều thời gian hiệu khơng cao Ta áp dụng phƣơng pháp keo tụ để loại bỏ chúng Các chất keo tụ thƣờng sử dụng phèn nhôm, phèn sắt, phèn bùn kết hợp với polyme trợ keo tụ để tăng trình keo tụ Theo nghiên cứu Trƣơng Thanh Cảnh (2001) trại chăn nuôi heo 2/9 phƣơng pháp keo tụ tách đƣợc 80 - 90 % hàm lƣợng chất lơ lửng có nƣớc thải chăn ni heo Phƣơng pháp loại bỏ đƣợc hầu hết chất bẩn có nƣớc thải chăn ni nhiên chi phí xử lý cao Áp dụng phƣơng pháp để xử lý nƣớc thải chăn nuôi không hiệu mặt kinh tế Ngoài tuyển phƣơng pháp để tách hạt có khả lắng nhƣng kết dính vào bọt khí lên, nhiên chi phí đầu tƣ, vận hành cho phƣơng pháp cao không hiệu mặt kinh tế 10 * Phương pháp xử lý sinh học: Phƣơng pháp dựa hoạt động vi sinh vật có khả phân hủy chất hữu Các vi sinh vật sử dụng chất hữu chất khoáng làm nguồn dinh dƣỡng tạo lƣợng Tùy theo nhóm vi khuẩn mà sử dụng hiếu khí hay kỵ khí mà ngƣời ta thiết kế cơng trình khác phụ thuộc vào khả tài chính, diện tích đất mà ngƣời ta sử dụng hồ sinh học hay bể nhân tạo để xử lý Các hệ thống xử lý nhân tạo phƣơng pháp sinh học: - Xử lý theo phƣơng pháp hiếu khí: + Bể aeroten thơng thƣờng + Bể aeroten xáo trộn hoàn toàn + Bể aeroten mở rộng + Mƣơng oxy hóa + Bể hoạt động gián đoạn (SBR) + Tháp lọc sinh học + Tháp lọc sinh học nhỏ giọt + Bể lọc sinh học tiếp xúc quay (RBC) - Xử lý theo phƣơng pháp kỵ khí: + Bể xử lý lớp bùn kỵ khí với dịng nƣớc từ dƣới lên (UASB) + Bể phản ứng yếm khí tiếp xúc + Bể lọc kỵ khí + Bể phản ứng có dịng nƣớc qua lớp cặn lơ lửng lọc tiếp qua lớp vật liệu lọc cố định * Các hệ thống xử lý tự nhiên phương pháp sinh học: - Hồ sinh học: + Hồ hiếu khí + Hồ làm thống tự nhiên + Hồ hiếu khí làm thống nhân tạo: Hồ tùy nghi; Hồ kỵ khí; Hồ xử lý bổ sung + Cánh đồng tƣới + Vùng đất ngập nƣớc (bãi lọc ngầm trồng - Constructed wetland) 75 iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC .iii DANH MỤC CÁC TỪ, CỤM TỪ VIẾT TẮT v DANH MỤC CÁC BẢNG vi DANH MỤC CÁC HÌNH vii Phần 1: MỞ ĐẦU 1 Đặt vấn đề 2 Mục đích nghiên cứu 3 Mục tiêu nghiên cứu Ý nghĩa khoa học thực tiễn 4.1 Ý nghĩa khoa học 4.2 Ý nghĩa thực tiễn Giới hạn đề tài Tính đề tài Chƣơng 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU NGHIÊN CỨU Tổng quan chất thải chăn nuôi 1.1.1 Nguồn gốc phát sinh chất thải chăn nuôi 1.1.2 Thành phần, tính chất nƣớc thải chăn nuôi 1.1.3 Tình hình nhiễm mơi trƣờng chăn ni 1.2 Một số giải pháp xử lý chất thải chăn nuôi 1.3 Tổng quan bãi lọc ngầm, bãi lọc trồng 11 1.3.1 Khái niệm 11 1.3.2 Các loại bãi lọc trồng cấu tạo chúng 12 1.3.3 Cơ chế xử lý nƣớc thải bãi lọc trồng 15 1.3.4 Các nguyên lý bãi lọc ngầm 21 1.3.5 Sơ lƣợc số loại bãi lọc 22 1.3.6 Sơ lƣợc vật liệu lọc bãi lọc ngầm trồng 26 1.3.6.1 Cát sỏi 26 1.3.6.2 Đá 26 1.3.6.3 Mùn 26 1.3.6.4 Đất sét 26 1.4 Một số nghiên cứu bãi lọc trồng giới Việt Nam 27 Chƣơng 2: NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 33 2.1 Đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 33 2.2 Thời gian địa điểm nghiên cứu 33 2.3 Nội dung nghiên cứu 33 2.4 Phƣơng pháp nghiên cứu 34 2.4.1 Phƣơng pháp thu thập số liệu thứ cấp 34 2.4.2 Phƣơng pháp lấy mẫu phân tích mẫu 34 2.4.3 Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm xây dựng mơ hình 34 2.4.4 Phƣơng pháp xử lý số liệu 40 76 Chƣơng 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 41 3.1 Một vài đặc điểm điều kiện tự nhiên vùng nghiên cứu 41 3.2 Hiện trạng xử lý nƣớc thải huyện Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh 41 3.3 Độ dẫn thủy lực khả xử lý nƣớc thải công thức vật liệu lọc 45 3.3.1 Độ dẫn thủy lực công thức vật liệu lọc 45 3.3.2 Kết nghiên cứu khả xử lý nƣớc thải công thức 46 3.4 Ngƣỡng chịu tải lƣợng BOD loại tham gia thí nghiệm 54 3.4.1 Xác định nồng độ BOD đầu vào ngƣỡng thử 54 3.4.2 Khả tăng trƣởng chiều cao trồng thí nghiệm 55 3.4.3 Khả rễ phát triển rễ công thức trồng thí nghiệm 56 3.4.4 Biểu kiểu hình loại trồng tham gia thí nghiệm 58 3.5 Đánh giá khả xử lý nƣớc thải chăn nuôi công thức trồng tham gia thí nghiệm 60 3.5.1 Khả xử lý (T-N) công thức trồng 60 3.5.2 Khả xử lý (T-P) công thức trồng 61 3.5.3 Khả xử lý BOD5 công thức trồng 63 3.5.4 Khả xử lý TSS công thức trồng 64 3.5.5 Khả xử lý COD công thức trồng 65 3.5.6 Khả cung cấp oxy (DO) vùng rễ công thức trồng 66 3.6 Khả xử lý nƣớc thải chăn ni mơ hình bãi lọc ngầm trồng 67 KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ 69 Kết luận 69 Đề nghị 70 TÀI LIỆU THAM KHẢO 71 Tiếng Việt 71 Tiếng Anh 72 77 DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT Ký hiệu Tiếng Anh Tiếng Việt BOD Biochemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy hóa sinh hóa COD Chemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy hóa hóa học CV Coefficient of variation Hệ số biến động DO Dissolved Oxygen Oxy hòa tan LSD Least significant difference Sai khác nhỏ QCVN Qui chuẩn Việt Nam TSS Hàm lƣợng chất rắn lơ lửng T-N Tổng đạm T-P Tổng lân v 78 DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Bảng kết phân tích số tiêu nƣớc thải sau biogas Bảng 2.1 Các vật liệu lọc đƣợc sử dụng 35 Bảng 2.2 Các công thức vật liệu lọc để xác định độ dẫn thuỷ lực 35 Bảng 2.3 Bảng kết hợp vật liệu lọc công thức 36 Bảng 2.4 Các loại đƣợc sử dụng thí nghiệm 37 Bảng 2.5 Cơng thức thí nghiệm .39 Bảng 3.1 Thời tiết vùng nghiên cứu 42 Bảng 3.2 Kết phân tích số tiêu vật lý, hoá học 44 Bảng 3.3 Kết xác định độ dẫn thủy lực vật liệu lọc .45 Bảng 3.4 Hiệu suất xử lý BOD5 công thức 46 Bảng 3.5 Hiệu suất xử lý COD công thức 47 Bảng 3.6 Hiệu suất xử lý T-N công thức 48 Bảng 3.7 Hiệu suất xử lý T-P công thức vật liệu lọc 49 Bảng 3.8 Hiệu suất xử lý TDS công thức vật liệu lọc 51 Bảng 3.9 Kết xác định màu sắc, mùi vị sau xử lý công thức .52 Bảng 3.10 Kết xác định EC pH sau xử lý công thức .53 Bảng 3.11 Lƣợng nƣớc cần pha tƣơng ứng với nồng độ cần…………………53 Bảng 3.12 Chiều cao số trồng sau thời gian theo dõi……………54 Bảng 3.13 Số rễ chiều dài rễ qua thời gian theo dõi thí nghiệm 57 Bảng 3.14 Tỷ lệ sống chết loại trồng .58 Bảng 3.15 Sự biểu hình thái màu sắc loại .59 nồng độ BOD5 thử nghiệm 59 Bảng 3.16 Hiệu suất xử lý đạm tổng số (T -N) công thức .60 Bảng 3.17 Hiệu suất xử lý lân tổng số công thức trồng 62 Bảng 3.18 Hiệu suất xử lý BOD5 công thức trồng 63 Bảng 3.19 Hiệu suất xử lý TSS công thức trồng .64 Bảng 3.20 Hiệu suất xử lý COD công thức trồng 65 Bảng 3.21 Hàm lƣợng DO qua lần đo công thức trồng .66 Bảng 3.22 Hiệu suất xử lý nƣớc thải chăn ni mơ hình 67 79 vi DANH MỤC CÁC HÌNH Hình 1.1 Bãi lọc trồng dòng chảy mặt 13 Hình 1.2 Bãi lọc trồng dịng chảy ngầm 14 Hình 1.3 Sơ đồ bãi lọc kiến tạo chảy ngầm theo chiều ngang 14 Hình 1.4 Sơ đồ bãi lọc kiến tạo có dịng chảy ngầm theo chiều đứng 15 Hình 1.5 Đƣờng BOD/Cacbon bãi lọc 16 Hình 1.6 Đƣờng hạt rắn bãi lọc 17 Hình 1.7 Đƣờng Nitơ bãi lọc 18 Hình 1.8 Đƣờng phốt bãi lọc 19 Hình 1.9 Quá trình loại bỏ vi khuẩn bãi lọc 21 80 PHỤ LỤC Phụ lục I: Giá trị C thông số ô nhiễm nước thải công nghiệp (QCVN 40 - 2011) Thông số TT Đơn vị Giá trị C A B C 40 40 Nhiệt độ pH - 6-9 5,5-9 Mùi - Khơng khó chịu Khơng khó chịu Độ mầu (Co-Pt pH = 7) - 50 150 BOD5 (200C) mg/l 30 50 COD mg/l 75 150 Chất rắn lơ lửng mg/l 50 100 Asen mg/l 0,05 0,1 Thuỷ ngân mg/l 0,005 0,01 10 Chì mg/l 0,1 0,5 11 Cadimi mg/l 0,05 0,01 12 Crom (VI) mg/l 0,05 0,1 13 Crom (III) mg/l 0,2 14 Đồng mg/l 2 15 Kẽm mg/l 3 16 Niken mg/l 0,2 0,5 17 Mangan mg/l 0,5 18 Sắt mg/l 19 Thiếc mg/l 0,2 20 Xianua mg/l 0,07 0,1 21 Phenol mg/l 0,1 0,5 22 Dầu mỡ khoáng mg/l 10 23 Dầu động thực vật mg/l 10 20 81 Thông số TT Đơn vị Giá trị C A B 24 Clo dƣ mg/l 25 PCB mg/l 0,003 0,01 Hoá chất bảo vệ thực vật mg/l 0,3 mg/l 0,1 0,1 26 27 lân hữu Hoá chất bảo vệ thực vật Clo hữu 28 Sunfua mg/l 0,2 0,5 29 Florua mg/l 10 30 Clorua mg/l 500 1000 31 Amoni (tính theo Nitơ) mg/l 10 32 Tổng Nitơ mg/l 15 30 33 Tổng Phôtpho mg/l 34 Coliform 3000 5000 35 Tổng hoạt độ phóng xạ α Bq/l 0,1 0,1 36 Tổng hoạt độ phóng xạ β Bq/l 1,0 1,0 MPN/ 100ml Trong đó: - Cột A quy định giá trị C thông số ô nhiễm nƣớc thải công nghiệp xả vào nguồn tiếp nhận nguồn nƣớc đƣợc dùng cho mục đích cấp nƣớc sinh hoạt; - Cột B quy định giá trị C thông số ô nhiễm nƣớc thải công nghiệp xả vào nguồn tiếp nhận nguồn nƣớc khơng dùng cho mục đích cấp nƣớc sinh hoạt; - Thông số clorua không áp dụng nguồn tiếp nhận nƣớc mặn nƣớc lợ 82 Phụ lục II: Một số hình ảnh q trình thí nghiệm 83 84 Hình Hình ảnh bãi lọc mơ hình Hình Hình ảnh bãi lọc thực tế 85 86 87 88 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM  LÊ THÙY DƢƠNG NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƢỚC THẢI CHĂN NUÔI BẰNG BÃI LỌC NGẦM TRỒNG CÂY TẠI HUYỆN YÊN PHONG - TỈNH BẮC NINH Chuyên ngành : Khoa học Môi trƣờng Mã Số : 60.85.02 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG Ngƣời hƣớng dẫn khoa học: TS DƢ NGỌC THÀNH Thái Nguyên - 2012 Hình Mơ hình bãi lọc trồng 89 ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƢỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM  LÊ THÙY DƢƠNG NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƢỚC THẢI CHĂN NUÔI BẰNG BÃI LỌC NGẦM TRỒNG CÂY TẠI HUYỆN YÊN PHONG - TỈNH BẮC NINH LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG Thái Nguyên - 2012 ... thiết Đó lý tiến hành nghiên cứu đề tài: ? ?Nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi bãi lọc ngầm trồng huyện Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh? ?? Nhằm đảm bảo nƣớc thải sau xử lý đạt Quy chuẩn nƣớc thải Việt... khả xử lý nƣớc thải chăn nuôi, nƣớc thải chăn nuôi lợn sau bể biogas - Phạm vi nghiên cứu: + Nghiên cứu độ dẫn thủy lực khả xử lý nƣớc thải chăn nuôi số vật liệu lọc bãi lọc ngầm + Nghiên cứu. .. lƣợng BOD số loại nƣớc thải chăn nuôi lợn điều kiện xã Tam Giang, huyện Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh + Nghiên cứu khả xử lý nƣớc thải chăn nuôi lợn sau bể biogas bãi lọc ngầm trồng dòng chảy đứng bậc