6. Tính mới của đề tài
3.6. Khả năng xử lý nước thải chăn nuôi của mô hình bãi lọc ngầm trồng cây
Sau khi xác định được công thức vật liệu lọc tốt nhất và công thức cây trồng tốt nhất, đó là những công thức có khả năng loại bỏ các chất ô nhiễm có trong nước thải chăn nuôi nhiều nhất sẽ được chọn để thiết kế trồng vào mô hình bãi lọc ngầm trồng cây.
- Công thức vật liệu lọc tốt nhất là công thức vật liệu 6 (VL6):
VL6 = Sỏi to + đá nhỏ + nền (Nền = cát to + cát mịn + mùn bán phân hủy + sét hạt mịn). - Công thức cây trồng tốt nhất là công thức 5 (CT5):
CT 5 = Mon Nước + Thủy Trúc + Phát Lộc + Chuối Hoa
Nước thải được lấy sau bể Biogas tại trang trại của ông Nguyễn Hữu Phúc tại xã Tam Giang, huyện Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh. Tiến hành cho chạy mô hình với tải trọng thuỷ lực là 20 lít/h, kết quả như sau:
Bảng 3.22. Hiệu suất xử lý nước thải chăn nuôi của mô hình(vẽđồ thị)
Hàm lượng BOD5 sau đo
3 ngày 5 ngày 7 ngày
Chỉ tiêu Ban đầu (mg/l) BOD 5 H(%) BOD5 H(%) BOD5 H(%) QCVN 40:2011, cột B,BTNMT BOD 484,76 227,84 53 93,9 60 48,5 72,8 50 COD 661,04 315,23 52,3 200,38 69,7 120,15 81,8 150 T-N 410,43 200,05 51,3 98,37 76 38,05 90,7 40 T-P 76,24 40,18 47,3 18,25 76,1 5,35 92,5 6 TSS 850,68 415,25 51,2 195,43 77 98 88,5 100 (Nguồn: Kết quả phân tích) Hiệu suất xử lý (mg/l) 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900
BOD COD T-N T-P TSS Chỉ tiêu Ban đầu 3 ngày 5 ngày 7 ngày
Qua bảng 3.22 cho thấy: Chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học 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, chất hữu cơ còn được cây và hệ vi sinh vật quanh rễ cây hấp thu, chuyển hóa thành sinh khối và bay hơi qua bề mặt lá nên hiệu quả xử lý chất hữu cơ trong mô hình cao.
- Giai đoạn 3 ngày đầu: Hàm lượng BOD5 giảm từ 484,76 mg/l xuống còn 227,84 mg/l tương đương với hiệu suất 53% ; Hàm lượng COD giảm từ 661,04 mg/l xuống còn 315,23 mg/l tương đương với hiệu suất 52,3%; Hàm lượng T-N giảm từ 410,43 mg/l xuống còn 200,05 mg/l tương đương với hiệu suất 51,3%; Hàm lượng T-P giảm từ 76,24 mg/l xuống còn 40,18 tương đương với hiệu suất 47,3%; Hàm lượng TSS giảm từ 850,68 mg/l xuống còn 415,25 mg/l tương đương với hiệu suất 51,2%.
- Giai đoạn 5 ngày: Hàm lượng BOD5 giảm từ 661,04 mg/l xuống còn 93,9 mg/l tương đương với hiệu suất 60% ; Hàm lượng COD giảm từ 661,04 mg/l xuống còn 200,38 mg/l tương đương với hiệu suất 69,7%; Hàm lượng T-N giảm từ 410,43 mg/l xuống còn 98,37mg/l tương đương với hiệu suất 76%; Hàm lượng T-P giảm từ 76,24 mg/l xuống còn 18,25 mg/l tương đương với hiệu suất 76,1%; Hàm lượng TSS giảm từ 850,68 mg/l xuống còn 195,43 mg/l tương đương với hiệu suất 77%.
- Giai đoạn 7 ngày: Hàm lượng BOD5 giảm từ 484,76 mg/l xuống còn 48,5 mg/l tương đương với hiệu suất 72,8% ; Hàm lượng COD giảm từ 661,04 mg/l xuống còn 120,15 mg/l tương đương với hiệu suất 81,8%; Hàm lượng T-N giảm từ 410,43 mg/l xuống còn 38,05 mg/l tương đương với hiệu suất 90,7%; Hàm lượng T- P giảm từ 76,24 mg/l xuống còn 5,35 tương đương với hiệu suất 92,5%; Hàm lượng TSS giảm từ 850,68 mg/l xuống còn 98 mg/l tương đương với hiệu suất 88,5%.
Như vậy qua quá trình chạy thử mô hình, nhận thấy nước thải chăn nuôi sau bể biogas qua thời gian 7 ngày xử lý bằng bãi lọc ngầm trồng cây đạt loại B QCVN 40:20011/BTNMT.Vì vậy có thể kết luận thời gian lưu nước càng lâu thì hiệu quả xử lý càng cao.
KẾT LUẬN VÀ ĐỀ NGHỊ
1. Kết luận
Sau 8 tháng nghiên cứu về nước thải chăn nuôi sau bể biogas ở huyện Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh tác giả xin đưa ra một số kết luận:
- Độ dẫn thuỷ lực phụ thuộc vào chất liệu vật liệu lọc và sự kết hợp giữa các vật liệu với nhau. Các loại vật liệu lọc khác nhau thì có độ dẫn thuỷ lực khác nhau. Các hạt càng nhỏ, có độ nhám lớn thì độ dẫn thủy lực càng nhỏ và ngược lại các hạt càng to, độ nhám nhỏ thì độ dẫn thủy lực càng lớn.
- Qua việc phân tích các chỉ tiêu TDS, pH, EC, COD, BOD, T-P, T-N và một số chỉ tiêu vật lý như màu sắc, mùi vị của nước thải sau bể biogas ta nhận thấy nước thải tuy đã được xử lý bằng hầm biogas nhưng vẫn chưa đạt yêu cầu, BOD5 là vượt 9,69 lần, T-N vượt 13,68 lần, T-P vượt 7,7 lần, TDS là 4259 ppm so với QCVN 40 - 2011/BTNMT (Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp).
- Khi phân tích các chỉ tiêu trên sau khi đã cho qua các công thức có vật liệu lọc thì kết quả cho thấy hàm lượng các chất ô nhiễm trên đã giảm đáng kể so với ban đầu khi chưa có vật liệu lọc xử lý, Cụ thể: Hiệu quả xử lý BOD5 giảm từ 484,76 mg/l xuống chỉ còn từ 253,69 mg/l - 309,32 mg/l. Hàm lượng COD giảm từ 661,04 mg/l xuống chỉ còn từ 345,74 mg/l - 421,74 mg/l Hàm lượng T-N giảm từ 410,43 mg/l xuống chỉ còn từ 240,50 mg/l - 299,77 mg/l. Hàm lượng T-P giảm từ 76,24 mg/l xuống chỉ còn từ 26,27mg/l - 34,22 mg/l. Nghiên cứu cho thấy công thức có khả năng xử lý chất thải tốt nhất là công thức vật liệu 6, VL6 = Sỏi to + đá nhỏ + nền; (Nền = CT + CM + MB + SM).
- Qua thí nghiệm xác định khả năng chịu tải lượng của các cây trồng cho thấy: Cây Bóng Nước, Trúc Mây, Thiết Mộc Lan thích hợp với ngưỡng nồng độ 50%; còn Mon Nước, Phát Lộc, Chuối Hoa, Thủy Trúc thích hợp với ngưỡng nồng độ 75% - 100%. Chứng tỏ khả năng chịu tải lượng của các cây trồng tham gia thí nghiệm đều có thể chịu được nồng độ nước thải sau Biogas.
- Sau khi nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của các công thức cây trông ho thấy: Sau các lần đo từ 5 ngày đến 10 ngày khả năng xử lý nước thải của các
công thức cây trồng giảm đi đáng kể, cụ thể: Hàm lượng T-N đã giảm từ 2,3 - 5 lần; Lân tổng số T-P đã giảm từ 2,5 - 13 lần; BOD5 đã giảm từ 3 - 10 lần; TSS đã giảm từ 2,2 8 lần; COD đã giảm từ 3,2; TSS sau 10 ngày giảm 15 lần nước đạt tiêu chuẩn xả thải; DO ở vùng rễ của các công thức tăng từ 0,46mg/l lên 2,58mg/l. Như vậy, công thức có khả năng xử lý tốt là công thức 5 với các cây Thủy trúc, Trúc Mây, Chuối Hoa, Mon Nước, Phát Lộc.
- Sau khi xây dựng mô hình với công thức vật liệu 6 và công thức cây trồng 5 và tiến hành cho chạy mô hình với tải trọng thuỷ lực là 20 lít/h, kết quả cho thấy khả năng lọc của mô hình đạt QCVN 40:2011/BTNMT, cột B: Hiệu suất xử lý BOD5 của mô hình trong thời gian 7 ngày là 73%; COD là 81,8%; Nitơđạt 90,7% sau 7 ngày xử lý; Photpho đạt 93% sau 7 ngày lưu; TSS của mô hình trong thời gian 7 ngày là 88,5%.
2. Đề nghị
- Đề nghị hướng dẫn cho các trang trại chăn nuôi biết cách sử dụng và kết hợp được các vật liệu lọc như cát, sỏi, đá một cách hợp lý để sử dụng trong mô hình bãi lọc ngầm nhằm mang lại hiệu quả xử lý cao nhất.
- Tiếp tục thử nghiệm phân tích thêm một số các chỉ tiêu ô nhiễm khác có trong nước thải chăn nuôi như coliform … để đánh giá được toàn diện hơn về khả năng lọc của các vật liệu lọc đó, đồng thời tiếp tục thử nghiệm khả năng lọc của một số chất liệu khác.
- Cần có những nghiên cứu thêm về khả năng xử lý của các cây trồng, cây Thủy Trúc, Chuối Hoa, Mon Nước, cây Xương Bồ, đặc biệt đối với kim loại nặng trong nước thải chăn nuôi.
- Nước thải phải được xử lý bằng bể biogas trước khi áp dụng các biện pháp cấp 2, cấp 3.
- Cần nghiên cứu thêm về khả năng thích nghi của các loại cây trong môi trường nước thải có nồng độ cao hơn.
- Cần nghiên cứu thêm các loại cây mới để làm tăng khả năng xử lý và tạo vẻ đẹp cảnh quan.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
Tiếng Việt
1. Nguyễn Việt Anh (2005), “Xử lý nước thải sinh hoạt bằng bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy thẳng đứng trong điều kiện Việt Nam”, Trường Đại học Xây dựng. 2. Nguyễn Hoài Châu (2007), An toàn sinh học - yếu tố quan trọng hàng đầu trong chăn nuôi tập trung.
3. Lưu Anh Đoàn (2011), “Báo kinh tế nông thôn”.
4. Hoàng Đàn (2007), “Xử lý nước thải bằng bãi lọc trồng cây, công nghệ mới đem lại nhiều lợi ích cho môi trường”, http/www.nea.gov.vn
5. Nguyễn Thế Đặng - Nguyễn Thế Hùng - Giáo trình đất nhà xuất bản nông nghiệp - năm 1999.
6. Phạm Thị Phương Lan (2007), Bài giảng “dịch tễ và vệ sinh môi trường chăn nuôi”, Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên.
7. Trịnh Xuân Lai (2000), Tính toán thiết kế các công trình xử lý nước thải, Nhà xuất bản Xây dựng Hà Nội.
8. Phạm Ngọc Thạch (2011), Bài viết “Ô nhiễm môi trường trong chăn nuôi”,
Trường Đại học Nông Nghiệp Hà Nội.
9. Sở TN và MT Bắc Ninh (2012), Báo cáo quan trắc môi trường tỉnh Bắc Ninh.
10. Tổng cục thống kê (2010), Báo cáo thống kê số trang trại chăn nuôi theo địa phương.
11. Trung Quốc Floral Bách khoa toàn thư (Zhong Guo Hua Jing, 1993).
12. Viện chăn nuôi (2009), Báo cáo hiện trạng môi trường chăn nuôi ở một số tỉnh. 13. Trang web của công ty tư vấn và kiến tạo cảnh quan Đài Sen
www.hoacaycanh.com.vn
Tiếng Anh
14. Bileen Wolmarans and Gideon H de Villiers: Start-up of a UASB effuent treatment plan on distellery wastewater, Water South Africa Vol.28 No.1 January 2002.
15. Design Manual, Constructed Wetlands and Aquatic, Plant Systems for Municipal,Wastewater Treatment (9/1988).
16. Dayna Yocum, Wetlands, Science and Environmental Management, University Santa Barbara of California.
17. Greenway M2003: Water Science and technology Vol 48 No2: 121-128.
18. Metcalf và Eddy (2003) Technical wastewater treatment and reuse, McGraw Hill, New York, NY. 9.
19. Mark Rice, Assistant Director: Solid Separation/Constructed Wetland System for Swine Wastewater Treatment, 2005.
20. from a multi product food-processing company, inflow anaerobic sludge blanket (UASB) reactors: The effect of sesonal variation, Pure & Appl. Chem, Vol.69, No. 11, pp. 2447-2452, 1997.
21. Jens Rjbye Schmidt and Birgitte Kiar Ahring: Treatment of waste water (EPA) United States Environmental Protection Agency:Managing Manure with Biogas Recovery Systems Improved Performance at Competitive Costs, 2002.
22. Sutton et al (1993), www.apis.ac.uk/overview/overview_NH3
23. Sapkota và Bavor (1994), Wastewater treatment in constructed wetlands with Horizontal sub-suface flow.
PHỤ LỤC
Phụ lục I: Giá trị C của các thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp (QCVN 40 - 2011) Giá trị C TT Thông số Đơn vị A B 1 Nhiệt độ 0C 40 40 2 pH - 6-9 5,5-9
3 Mùi - Không khó chịu Không khó chịu 4 Độ mầu (Co-Pt ở pH = 7) - 50 150 5 BOD5 (200C) mg/l 30 50 6 COD mg/l 75 150 7 Chất rắn lơ lửng mg/l 50 100 8 Asen mg/l 0,05 0,1 9 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 1 14 Đồng mg/l 2 2 15 Kẽm mg/l 3 3 16 Niken mg/l 0,2 0,5 17 Mangan mg/l 0,5 1 18 Sắt mg/l 1 5 19 Thiếc mg/l 0,2 1 20 Xianua mg/l 0,07 0,1 21 Phenol mg/l 0,1 0,5 22 Dầu mỡ khoáng mg/l 5 10 23 Dầu động thực vật mg/l 10 20
Giá trị C TT Thông số Đơn vị A B 24 Clo dư mg/l 1 2 25 PCB mg/l 0,003 0,01 26 Hoá chất bảo vệ thực vật lân hữu cơ
mg/l 0,3 1
27 Hoá chất bảo vệ thực vật Clo hữu cơ
mg/l 0,1 0,1
28 Sunfua mg/l 0,2 0,5
29 Florua mg/l 5 10
30 Clorua mg/l 500 1000
31 Amoni (tính theo Nitơ) mg/l 5 10
32 Tổng Nitơ mg/l 15 30 33 Tổng Phôtpho mg/l 4 6 34 Coliform MPN/ 100ml 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 Trong đó:
- Cột A quy định giá trị C của các thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp khi xả vào các nguồn tiếp nhận là các nguồn nước được dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt;
- Cột B quy định giá trị C của các thông số ô nhiễm trong nước thải công nghiệp khi xả vào các nguồn tiếp nhận là các nguồn nước không dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt;
Hình 1. Hình ảnh bãi lọc trong mô hình