Coliform và E.coli là hai thông số quan trọng đánh giá mức độ nhiễm khuẩn của nước thải chăn nuôi. Việc xử lý nước thải cần quan tâm đến hai thông số này. Kết quả khảo sát sự thay đổi về số lượng coliform và E.coli trong nước thải qua các khâu xử lý được trình bày ở bảng 4.9.
Bảng 4.9. Số lượng vi sinh vật trong nước thải sau khi xử lý
Vi sinh vật biogas Sau lắng 1 Bể lắng 2 Bể Ao thủy sinh Coliform* Số lượng (MPN/100ml) 1,75 x 105 2,84 x 105 1,15 x 105 0,36 x 105 Chênh lệch với trước xử lý (%) - 162,28 65,71 20,57 E.coli Số lượng (MPN/100ml) 0,92 x 105 1,24 x 105 0,53 x 105 0,12 x 105 Chênh lệch với trước xử lý (%) - 134,78 57,61 13,04
Ghi chú: MPN: Most probable number
Kết quả ở bảng 4.9 cho thấy số lượng Coliform và E.coli giảm đi rất lớn sau khi xử lý. Đối với nước thải sau biogas, mật độ vi sinh vật lần lượt là 1,75 x105 MNP/100ml và 0,92 x105 MNP/100ml đối với tổng Coliform và E.Coli.
Giá trị coliform tổng số và E.coli ở bể lắng còn tương đối cao do các chất rắn lơ lửng được giữ lại ở bể lắng 1 nên số lượng vi sinh vật tích tụ lại là khá cao. Nhờ việc giữ lại các chất rắn lơ lửng cùng với các vi sinh vật bám dính vào đó, kết hợp với việc dùng chế phẩm EM đã ức chế sự phát triển của các vi khuẩn gây bệnh nhóm coliform nên số lượng vi khuẩn nhóm này giảm đi đáng kể. Nước thải sau khi qua các hệ thống xử lý bằng lắng lọc và chế phẩm EM thì nước ở trong ao thủy sinh có số lượng thấp coliform tổng số và E.coli (lần lượt là 0,36 x 105 và 0,21 x 105 MNP/100ml). Hiệu quả xử lý coliform và E.coli ở nước thải sau ao thủy sinh so với sau biogas lần lượt là 79,43% và 86,96%. Như vậy, nhờ hệ thống xử lý bằng biogas kết hợp giữa vật lý và sinh học mà số lượng vi sinh vật gây bệnh trong nước thải bị tiêu diệt đáng kể, hạn chế gây ô nhiễm môi trường.
4.3. KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SAU BIOGAS CỦA CỎ VETIVER VÀ RƠM Ở ĐIỀU KIỆN TRONG CHẬU THÍ NGHIỆM
4.3.1. Khả năng xử lý nước thải sau biogas của cỏ vetiver
4.3.1.1. Khả năng sinh trưởng của cỏ vetiver kh trồng thủy canh trong nước thả
Tốc độ sinh trưởng của cây là một chỉ tiêu gián tiếp đánh giá khả năng xử lý nước thải sau biogas của cỏ vetiver. Nếu cây sinh trưởng nhanh khi trồng trong nước thải thì khả năng chuyển hóa các hợp chất gây ô nhiễm (nitơ, phốt phot, kim loại nặng) càng lớn và ngược lại. Tốc độ sinh trưởng của cây được đánh giá thông qua sự phát triển của lá và rễ. Kết quả đo chiều dài của lá qua các tuần được trình bày ở bảng 4.10 và hình 4.5.
Bảng 4.10. Khả năng sinh trưởng của lá cỏ Vetiver
Lô TNC1 Lô TNC2 Lô TNC3 P Mean ± SD Mean ± SD Mean ± SD
Ban đầu 29,70γ±0,97 28,60γ±5,46 34,20γ±2,77 0,19 Tuần 1 30,10βγ±1,34 31,60γ±6,19 39,40β,γ±6,88 0,07 Tuần 2 31,60b,αβ γ±2,07 38,60ab,βγ±10,24 53,40a,αγ±13,48 0,039 Tuần 3 33,70b,αβ±2,25 48,50ab,β±15,19 58,50a,α±15,81 0,04 Tuần 4 35,30b,α±3,11 61,40a,α±16,38 67,60a,α±21,76 0,04
P 0,002 <0,001 <0,001
Ghi chú: Trong cùng một hàng ngang, các giá trị mang các chữ cái khác nhau thì sai khác có ý nghĩa thống kê, p<0,05
Hình 4.5. Tốc độ sinh trưởng chiều dài lá cỏ qua các tuần trồng thí nghiệm
Đối với sự sinh trưởng của lá tại các thí nghiệm, qua bảng trên ta thấy có sự khác nhau g ữa các lô thí ngh ệm về tốc độ s nh trưởng của lá cỏ.
Ban đầu, ch ều dà của lá cỏ ở các lô thí ngh ệm là tương đương nhau (28,6- 34,2cm, p>0,05). Sau một tuần trồng thí ngh ệm, tốc độ phát tr ển của lá cỏ là tương đương nhau g ữa các lô thí ngh ệm. Từ tuần thứ 3 đến tuần thứ 4 sau kh trồng, lá cỏ ở lô thí ngh ệm 2 và lô thí ngh ệm 3 có tốc độ s nh trưởng nhanh (mỗi tuần độ dà lá tăng 7 – 14cm) và cao hơn hẳn so vớ lô thí ngh ệm 1 (p<0,05). Như vậy, nhìn chung cỏ vet ver s nh trưởng tốt và có tốc độ mọc lá khá nhanh kh trồng thủy canh trong nước thả . Sau 4 tuần ch ều dà của lá cỏ tăng lên lần lượt là 1,19 lần, 2,15 lần và 1,98 lần ở 3 lô thí ngh ệm. Đ ều này g úp loạ bỏ các chất hữu cơ có trong nước rất h ệu quả.
Theo kết quả nghiên cứu của Nguyễn Tuấn Phong và cs. (2006) tốc độ phát triển chiều dài lá cỏ sau 32 ngày là 1,9 lần so với lúc bắt đầu thí nghiệm. Như vậy TNC2 và TNC3 có tốc độ phát triển tương đương và có phần nhanh hơn so với kết quả của các tác giả trên, tuy nhiên ở TNC1 tốc độ phát triển của cỏ thấp hơn nhiều so với hai lô thí nghiệm còn lại (P<0,05) và thấp hơn kết quả nghiên cứu của Nguyễn Tuấn Phong và cs. (2006).
Sự phát tr ển của bộ rễ đóng va trò quan trọng trong v ệc hấp thụ các chất hữu cơ ở trong nước. Chúng tô đã t ến hành khảo sát ch ều dà của rễ cỏ sau mỗ tuần trồng, kết quả được trình bày ở bảng 4.11 và hình 4.6.
Bảng 4.11. Khả năng sinh trưởng của rễ cỏ Vetiver
Lô TNC1 Lô TNC2 Lô TNC3
P Mean ± SD Mean ± SD Mean ± SD
Tuần 1 1,20γ±0,76 0,90δ±0,65 2,70γ±2,02 0,05 Tuần 2 4,00b,β±0,79 4,20b,γ±1,96 8,60a,β±2,70 0,004 Tuần 3 6,70α±2,51 6,80β±2,08 10,50β±3,20 0,07 Tuần 4 8,60b,α±1,56 9,30b,α±1,72 13,70a,α±2,80 0,01
P <0,001 <0,001 <0,001
Ghi chú: Trong cùng một hàng ngang, các giá trị mang các chữ cái khác nhau thì sai khác có ý nghĩa thống kê, p<0,05
Trong cùng một cột, các giá trị mang các kí tự khác nhau thì sai khác có ý nghĩa thống kê, p<0,05
Hình 4.6. Tốc độ sinh trưởng chiều dài rễ cỏ qua các tuần trồng thí nghiệm
Kh t ến hành thí ngh ệm cho thấy kh trồng cỏ vet ver trong nước thả thì cây thường nảy các rễ mớ . Vì thế, chúng tô đã t ến hành đo ch ều dà của rễ mớ mọc sau mỗ tuần thí ngh ệm.
Kết quả bảng 4.11 cho thấy ở lô thí ngh ệm 3 có tốc độ s nh trưởng của rễ là tốt hơn hẳn so vớ lô 1 và lô 2 (p<0,05). Sau 4 tuần thí ngh ệm, rễ mớ mọc của cỏ ở lô thí ngh ệm 3 có ch ều dà là 13,70cm, dài hơn so vớ lô 1 và lô 2.Tốc độ mọc rễ của cây ở tuần đầu sau kh trồng còn thấp (2,7cm ở lô 3) và sau đó tăng nhanh ở các tuần t ếp theo sau kh cây đã thích ngh và s nh trưởng phát tr ển nhanh. Kết quả này là tương đương so với nghiên cứu của Nguyễn Tuấn Phong và cs. (2006) cho biết chiều dài rễ cỏ tăng 3,7cm mỗi tuần.
Như vậy, qua thí nghiệm ta thấy mật độ cỏ của thí nghiệm 2 và thí nghiệm 3 là phù hợp cho sinh trưởng và phát triển của cỏ. Cỏ vet ver phù hợp vớ v ệc trồng thủy canh để xử lý nước thả sau b ogas. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
4.3.1.2. Hiệu quả xử lý nước thải của cỏ vetiver
Hiệu quả xử lý nước thải của cỏ Vetiver được đánh g á thông qua một số chỉ t êu chất lượng nước sau mỗ tuần trồng thí ngh ệm, bao gồm các chỉ t êu cơ bản là BOD5, COD, N tổng số, N-NH4. Kết quả thí ngh ệm được trình bày cụ thể qua các bảng và đồ thị dưới đây.
a. Hàm lượng BOD5
Chỉ tiêu BOD5 là một trong những chỉ t êu cơ bản nhất dùng để đánh g á mức độ ô nh ễm các chất hữu cơ trong nước. Kết quả khảo sát sự thay đổ hàm lượng BOD5 trong mẫu nước thả sau kh trồng cỏ vet ver được trình bày ở bảng 4.12 và hình 4.7.
Bảng 4.12. Sự thay đổ hàm lượng BOD5 trong nước ở các lô thí ngh ệm (mg/l)
Lô ĐC Lô TNC1 Lô TNC2 Lô TNC3
P CTCP Mean ± SD Mean ± SD Mean ± SD Mean ± SD
Ban đầu 118,20α±5,43 117,40α±5,56 120,83α±3,82 120,03α±4,53 0,83 Loại A <40 Loại B <100 Tuần 1 113,87α±13,87 114,29α±8,11 118,47α±5,35 112,37αβ±16,51 0,94 Tuần 2 111,95α±8,39 103,03α±14,52 92,20β±17,30 102,40β±7,36 0,42 Tuần 3 96,55a,αβ±5,66 60,47bc,β±6,70 63,00b,γ±2,62 48,33c,γ±5,88 <0,001 Tuần 4 87,20a,β±1,75 54,83b,β±6,57 54,67b,γ±1,00 39,27c,γ±5,34 <0,001 P 0,005 <0,001 <0,001 <0,001 Ghi chú: CTCP theo QCVN 62 -MT:2016/BTNMT Trong cùng một hàng ngang, các giá trị mang các chữ cái khác nhau
thì sai khác có ý nghĩa thống kê, p<0,05.
Trong cùng một cột, các giá trị mang các kí tự khác nhau thì sai khác có ý nghĩa thống kê, p<0,05
Kết quả ở bảng 4.12. cho thấy hàm lượng BOD5 ở các công thức thí nghiệm có xu thế giảm dần qua các tuần và chững lại vào tuần thứ 3 và tuần thứ 4. Trong đó hàm lượng BOD5 ở tất cả các công thức đều đạt tiêu chuẩn loại B theo Quy chuẩn quốc gia (QCVN 62 -MT:2016/BTNMT) ở tuần thứ 3, riêng TNC2 giảm còn 92,20 mg/l đạt tiêu chuẩn loại B sau 2 tuần và TNC3 giảm còn 39,27 mg/l đạt tiêu chuẩn loại A sau 4 tuần.
Hình 4.7. Sự thay đổi hàm lượng BOD5 trong nước qua các tuần trồng cỏ thí nghiệm
Kết qủa phân tích cũng cho thấy so với hàm lượng BOD5 đầu vào hàm lượng BOD5 của cả 3 lô TNC giảm không đáng kể trong 2 tuần đầu. Sang tuần thứ 3 hàm lượng BOD5 giảm nhanh 48% đến 60%. Hàm lượng BOD5 của TNC1 giảm từ khoảng 103,03 – 117,40 mg/l trong 2 tuần đầu xuống còn khoảng 54,83 – 60,47 mg/l trong tuần thứ 3 và tuần thứ 4 (P<0,001) tức là giảm được khoảng 1,9 lần so với ban đầu. Ở lô TNC2, hàm lượng này giảm nhanh, qua đồ thị hình 4.7 cho thấy hàm lượng BOD5 giảm gần như theo một đường thẳng dốc từ tuần 1 đến tuần 3; cụ thể trong tuần đầu hàm lượng từ 118,47 – 120,83 mg/l, giảm xuống 92,20 mg/l sau 2 tuần và giảm đến khoảng 54,67 – 63 mg/l ở tuần 3 và tuần 4 (P<0,001); tức là sau 2 tuần giảm được khoảng 1,3 lần và sau 3 đến 4 tuần thì giảm được khoảng 2,03 lần. Lô TNC3 tỏ ra hiệu quả nhất so với 2 mô hình còn lại, chỉ sau 2 tuần đầu đã giảm được khoảng 1,12 lần còn 102,4 – 112,37 mg/l, sau 3 – 4 tuần giảm đến 2,7 lần còn 39,27 – 48,33 mg/l.
Theo kết quả nghiên cứu của Lê Việt Dũng và cs. (2016), trong ứng dụng sử dụng cỏ Vetiver xử lý chất thải chăn nuôi heo ở Đồng bằng sông Cửu Long, hàm lượng BOD5 sau 32 ngày giảm so với lúc bắt đầu thí nghiệm là 1,68 lần, như vây kết quả này đều thấp hơn kết quả của cả 3 công thức cỏ thí nghiệm. Tuy nhiên, kết quả của cả 3 công thức thí nghiệm đều thấp hơn so với nghiên cứu của
Liao X. (2000) tại Trung Quốc, chỉ sau 4 ngày sử dụng hệ thống cỏ Vetiver để xử lý chất thải chăn nuôi lợn, hàm lượng BOD5 đã làm giảm còn 68% tức là giảm được 1,47 lần (dẫn theo Paul Truong and and Barbara Hart M.E.C.H., 2001)
Theo thời gian, hàm lượng BOD5 trong mẫu đỗi chứng cũng giảm dần do quá trình tự làm sạch của vi sinh vật trong mẫu nước, tuy nhiên qua hình 4.7 ta thấy quá trình này chậm hơn rất nhiều so với các công thức thí nghiệm. Ở tuần đầu và tuần thứ 2, hàm lượng BOD5 của các lô thí nghiệm không khác nhiều so với lô đôi chứng, sau 3 tuần hàm lượng này giảm 47,86% đến 59,74% tùy vào công thức thí nghiệm, sau 4 tuần hàm lượng BOD5 đã g ảm lần lượt là 53,3%, 54,75% và 67,28% ở lô thí ngh ệm 1, 2 và 3, cao hơn hẳn so vớ lô đố chứng (g ảm 26,22%).
Qua kết quả thí nghiệm cho thấy cả 3 công thức thí nghiệm đều có tác động tốt trong việc giảm thiểu hàm lượng BOD5 trong mẫu nước thải sau biogas của chăn nuôi lợn, tuy nhiên, lô thí nghiệm CTC3 tỏ ra hiệu quả nhất với mức giảm hàm lượng BOD5 nhiều nhất và kết quả này có sai khác với P<0,001 so với kết của của lô TNC1 và lô TNC2 sau 4 tuần. Như vậy, kh trồng thủy canh cỏ vet ver trong nước thả , hàm lượng các chất hữu cơ gây ô nh ễm trong nước đã g ảm đáng kể.
b. Hàm lượng COD
Bên cạnh hàm lượng BOD5, hàm lượng COD cũng là một trong những chỉ tiêu quan trọng trong việc đánh giá mức độ ô nhiễm của nguồn nước thải. Kết quả ở bảng 4.13. cho thấy hàm lượng COD cũng tương tự như hàm lượng BOD5 của các công thức thí nghiệm đều có xu thế giảm dần qua các tuần và chững lại vào tuần thứ 3 và tuần thứ 4. Trong đó hàm lượng COD ở tất cả các công thức đều đạt tiêu chuẩn loại A theo Quy chuẩn quốc gia (QCVN 62 - MT: 2016/BTNMT) ở tuần thứ 3.
Bảng 4.13. Sự thay đổ hàm lượng COD trong nước ở các lô thí ngh ệm (mg/l)
Lô ĐC Lô TNC1 Lô TNC2 Lô TNC3
P CTCP Mean ± SD Mean ± SD Mean ± SD Mean ± SD
Ban đầu 137,49α±3,36 137,70α±1,55 137,45α±5,64 137,16α±12,84 0,9 Tuần 1 134,83α±4,89 128,82αβ±3,89 126,07α±6,22 123,50αβ±12,52 0,4 Loại A <100 Loại B <300 Tuần 2 122,73αβ±7,01 119,73β±13,03 103,87β±5,99 114,92β±5,00 0,06 Tuần 3 108a,βγ±8,43 84,73b,γ±5,22 86,2b,γ±5,53 59,47c,γ±3,35 <0,001 Tuần 4 99,05a,γ±10,34 69,98b,γ±3,62 70,60b,γ±6,00 50,85c,γ±4,21 <0,001 P <0,001 <0,001 <0,001 <0,001 Ghi chú: CTCP theo QCVN 62 -MT:2016/BTNMT Trong cùng một hàng ngang, các giá trị mang các chữ cái khác nhau
thì sai khác có ý nghĩa thống kê, p<0,05.
Trong cùng một cột, các giá trị mang các kí tự khác nhau thì sai khác có ý nghĩa thống kê, p<0,05
Kết quả của bảng 4.13. cho thấy lô TNC1 và lô TNC2 có mức giảm hàm lượng COD tương đương nhau. Sau 2 tuần hàm lượng COD của 2 lô thí nghiệm này giảm từ 126,07 – 137,7 mg/l xuống còn 103,87 – 119,73 mg/l (giảm 1,18 lần), sau 3 – 4 tuần hàm lượng này giảm còn 69,98 – 86,2 mg/l (giảm 1,7 lần, P<0,001). Trong 2 tuần đầu hàm lượng COD trong mẫu của lô TNC3 có mức giảm tương đương với hai lô thí nghiệm còn lại, từ 137,16 mg/l giảm xuống 114,92 mg/l, tuy nhiên trong 2 tuần tiếp theo hàm lượng COD giảm đến 2,49 lần so với lúc bắt đầu thí nghiệm, chỉ còn 50,85 – 59,47 mg/l (P<0,001). Theo Liao X. (2000) tại Trung Quốc, chỉ sau 4 ngày sử dụng hệ thống cỏ Vetiver để xử lý chất thải chăn nuôi lợn, hàm lượng COD là 825 mg/l, đã giảm còn 64% tức là giảm được 1,56 lần (dẫn theo Paul Truong and and Barbara Hart M.E.C.H., 2001). Như vậy, kết quả nghiên cứu của cả 3 lô thí nghiệm đều thấp hơn so với nghiên cứu tại Trung Quốc.
Hàm lượng COD g ảm khá nhanh qua các tuần thí ngh ệm, đặc b ệt là từ tuần thứ 3 trở đ kh mà cây đã thích ngh và bắt đầu phát tr ển. Tốc độ g ảm hàm lượng các chất gây ô nh ễm trong nước tỷ lệ thuận vớ sự phát tr ển của lá và rễ cây. Qua hình 4.8 ta thấy hàm lượng COD của lô TNC1 và lô TNC2 là như nhau, mặt khác, hàm lượng COD của lô TNC3 giảm hơn hơn hẳn sau 3 – 4 tuần. Ở
tuần thứ 4, hàm lượng COD trong các lô thí ngh ệm 1, 2, và 3 g ảm lần lượt là 49,18%, 48,64% và 62,93% so vớ ban đầu trước kh thí ngh ệm. Theo thời gian, hàm lượng BOD5 trong mẫu đỗi chứng cũng giảm dần do quá trình tự làm sạch của vi sinh vật trong mẫu nước, tuy nhiên qua hình trên ta thấy quá trình này chậm hơn rất nhiều so với các công thức thí nghiệm. Sau 4 tuần, so với lô đối chứng, tỷ lệ hàm lượng COD của lô TNC1 và lô TNC2 giảm khoảng 30% còn ở lô TNC3 tỷ lệ này là 50%.
Hình 4.8. Sự thay đổi hàm lượng COD trong nước qua các tuần trồng cỏ thí ngh ệm
Nhìn chung, về mức độ giảm thiểu hàm lượng COD, cả 3 công thức thí (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});