Ô nhiễm kim loại là một trong những mối lo ngại rất lớn vì tác động lâu dài và nguy hiểm của kim loại nặng với sức khỏe con người. Việc xử lý kim loại nặng trong nước thải cũng gặp khó khăn do đặc tính của nước thải chăn nuôi rất phức tạp, các kim loại thường tồn tại ở nhiều dạng khác nhau (dạng ion hòa tan hoặc dưới dạng các muối). Thông thường có thể xử lý kim loại bằng nhiều biện pháp (hóa học và sinh học), tuy nhiên với biện pháp hóa học (kết tủa, keo tụ, trao đổi ion, điện hóa,…) thường tốn kém và có thể dẫn đến ô nhiễm thứ cấp. Vì vậy hiện nay người ta thường quan tâm hơn đến các biện pháp sinh học (như sử dụng
thực vật thủy sinh, vi tảo, vật liệu sinh học,…). Các biện pháp sinh học thường rẻ tiền và dễ áp dụng, hiệu quả cũng khá cao nên ngày càng được áp dụng rộng rãi.
Kẽm và đồng là hai loại kim loại gây ô nhiễm phổ biến trong nước thải chăn nuôi. Kết quả phân tích hàm lượng kim loại (kẽm và đồng) trong nước thải đã được xử lý bằng một số biện pháp khác nhau được trình bày tại bảng 4.8 và hình 4.4.
Bảng 4.8. Hàm lượng Zn và Cu trong nước thải sau khi xử lý
Kim loại Sau biogas Mean ± SD Mean ± SD Bể lắng 1 Mean ± SD Bể lắng 2 Ao thủy sinh Mean ± SD Cu2+ Hàm lượng (mg/kg) 0,90±0,56 0,64±0,42 0,20±0,1 0,17±0,07 Chênh lệch với trước xử lý (%) - 71,11 22,22 18,89 Zn2+ Hàm lượng (mg/kg) 5,99±2,83 3,68±1,37 1,55±0,42 1,44±0,4 Chênh lệch với trước xử lý (%) - 61,44 25,88 24,04
Hình 4.4. Sự thay đổi hàm lượng Cu và Zn qua các công đoạn xử lý
Kết quả ở bảng 4.8 cho thấy hàm lượng kim loại đồng và kẽm giảm đi đáng kể sau các khâu xử lý khác nhau. Đối với kim loại đồng, hàm lượng kim loại này trong nước thải giảm dần qua các khâu xử lý, từ 0,90 mg/kg (sau biogas) xuống còn 0,2mg/kg sau khi qua bể lắng và còn 0,17 mg/kg ở ao thủy sinh. Như vậy, việc sử dụng rơm như là vật liệu lọc đã có tác dụng giữ là một lượng đáng kể kim loại đồng có trong nước thải. Hiệu quả xử lý với kim loại đồng so với nước thải trước khi xử lý là khá cao. Cụ thể, sau khi lắng qua bể lắng 1 với vật liệu lọc là rơm thì hàm lượng đồng trong nước thải ở bể lắng 2 so với sau biogas giảm
77,78% và ở nước trong ao thủy sinh giảm 81,11% so với sau biogas. Như vậy về cơ bản hàm lượng kim loại này đã được giữ lại trong bể lắng và vật liệu lọc. Tương tự đối với kẽm, hàm lượng kẽm cũng giảm đi sau khi lắng lọc và ao thủy sinh, tuy nhiên mức độ giảm ít hơn so với đồng.
Rơm và các phụ phẩm cây trồng khác thường giàu lignin và cellulose và các nhóm chức năng gắn với lignin (như nhóm alcohols, aldehydes, ketones, carboxylic, phenolic). Các nhóm này ở một mức độ nào đó có khả năng giữ lại các kim loại nặng bằng cách cung cấp các cặp điện tử để tạo thành hợp chất với kim loại trong dung dịch (F. Pagnanelli et al., 2003 và A. Demirbas, 2008, dẫn theo Achanai Buasri et al.,2012). Theo B.C. Saha (2003), thì rơm có chứa cellulose (32-47%), hemicellulose (19-27%) and lignin (5-24%) (dẫn theo Achanai Buasri et al.,2012). Rơm cũng có một vài đặc tính với các nhóm chức năng ở trên bề mặt được dự đoán như là một chất hấp phụ với các vị trí có thể giữ lại kim loại ở trong nước (theo G. O. El-Sayed, 2010, dẫn theo Achanai Buasri et al., 2012). Theo tác giả Achanai Buasri et al. (2012) thì rơm có khả năng hấp phụ kim loại đồng (Cu) rất tốt với mức là 74.70 mg Cu2+ cho 1g sinh khối rơm.