3.5.4.1. Phương pháp xác định chất lượng nước
* Phương pháp xác định BOD5
Hàm lượng BOD5 được xác định theo TCVN 6001-1: 2008
+ Nguyên tắc: Đổ tràn mẫu vào một chai kín khí có thể tích xác định, ủ ở nhiệt độ xác định (200C) trong 5 ngày, trong điều kiện không có ánh sáng. Đo nồng độ oxy hòa tan trước và sau khi ủ mẫu và BOD5 được tính từ sự chênh lệch giá trị DO trước và sau khi ủ mẫu. Vì lượng oxy hòa tan ban đầu được xác định ngay sau khi pha loãng mẫu nên toàn bộ lượng oxy tiêu thụ sau phép đo được tính vào đo BOD5.
+ Lấy mẫu và bảo quản mẫu: Mẫu để phân tích BOD5 rất dễ bị phân hủy trong quá trình bảo quản giữa giai đoạn lấy mẫu và tiến hành phân tích mẫu, dẫn đến làm giảm giá trị BOD5. Để hạn chế, tiến hành phân tích mẫu ngay sau khi lấy mẫu hoặc làm lạnh mẫu đến gần nhiệt độ đóng băng trong suốt quá trình bảo quản. Tuy nhiên, bảo quản mẫu ở nhiệt độ thấp cũng nên phân tích mẫu càng sớm càng tốt. Trước khi phân tích đưa mẫu về nhiệt độ phòng.
+ Thiết bị: Dùng chai có thể tích 300 ml có nút thủy tinh mài miệng loe. Rửa sạch chai bằng xà phòng và sấy khô trước khi dùng.
Tủ ủ khí: khống chế nhiệt độ trong khoảng 200C. Hạn chế hoàn toàn ánh sáng chiếu vào mẫu để ngăn cản quá trình quang hóa sản sinh ra DO.
* Phương pháp xác định COD
Chỉ tiêu COD được phân tích bằng máy đo COD Vario: + Chuẩn bị mẫu.
+ Sử dụng ống nghiệm trong dãy thích hợp: Chọn thang trung bình Mr (0- 1500 mg/l).
+ Đưa mẫu vào ống nghiệm: mở nắp ống nghiệm tiêu chuẩn và cho thêm thể tích 2 ml nước mẫu.
+ Chuẩn bị mẫu trắng (Blank): Dùng nước cất cho vào mẫu trắng (2 ml). Đậy nắp ống nghiệm lắc nhiều lần cho các thành phần trộn đều (chú ý: ống nghiệm bắt đầu nóng lên và cho vào bộ gia nhiệt ở nhiệt độ 1500C thời gian 120 phút). Sau đó, lấy ống nghiệm ra và làm bằng nhiệt độ môi trường. Trộn các thành phần trong khi làm ấm. Sau đó chuyển sang máy đọc kết quả. Kết quả được biểu thị dưới dạng đơn vị mg/l.
* Phương pháp xác định Sulfua hòa tan
Hàm lượng sunfua hòa tan được xác định theo TCVN 4567:1988
- Phương pháp lấy mẫu
+ Lấy mẫu theo TCVN 4556-1988.
+ Thể tích mẫu lấy để xác định sunfua không nhỏ hơn 200ml.
+ Mẫu nước lấy để xác định sunfua cần phải lấy riêng và nếu không phân tích ngay phải cố định sunfua bằng dung dịch chì axetat hoặc dung dịch cadmi axetat 10%.
- Định lượng sulfua hòa tan. + Nguyên tắc
Xác định H2S và muối của nó tạo thành kết tủa CdS, PbS. Hòa tan kết tủa bằng dung dịch iot. Sau đó chuẩn độ lượng iot dư bằng natri thiosunfat.
* Phương pháp xác định kim loại (Zn, Cu)
Phép đo phổ hấp thụ nguyên tử dựa trên cơ sở nguyên tử ở trạng thái hơi, có khả năng hấp thụ các bức xạ có bước sóng nhất định mà nó có thể phát ra trong quá trình phát xạ khi chiếu một chùm tia sáng có bước song nhất định vào đám hơi nguyên tử đó. Muốn thực hiện các phép đo phổ ta sử dụng kĩ thuật nguyên tử hóa trong ngọn lửa ( F- AAS), gồm 2 bước sau:
Bước 1: Chuyển mẫu phân tích thành trạng thái hơi của các nguyên tử tự do (quá trình nguyên tử hóa mẫu).
Bước 2: Chiếu xạ của nguyên tố cần phân tích từ nguồn bức xạ vào đám hơi nguyên tử đó để chúng hấp thu những bức xạ đơn sắc nhạy hay bức xạ cộng hưởng có bước sóng nhất định ứng với tia phát xạ nhạy của chúng. Nguồn phát xạ chùm tia đơn sắc có thể là đèn catot rỗng (HCL). Ở đây cường độ bức xạ bị hấp thụ tỷ lệ với số nguyên tử do có trong môi trường hấp thụ theo công thức:
I = I0 .e-(Kv.N.L) Trong đó:
I0: cường độ chùm sáng chiếu vào đám hơi nguyên tử. I: cường độ chùm sáng ra khỏi đám hơi nguyên tử. Kv: hệ số hấp thụ nguyên tử của vạch phổ tần số v. L: bề dày lớp hấp phụ.
Trên cơ sở nguyên lý đo trên, ta xây dựng đường chuẩn phổ hấp thụ nguyên tử và từ đường chuẩn này ta có thể xác định được nồng độ Cu, Zn trong mẫu thực.
* Phương pháp định lượng Photpho tổng số
Hàm lượng photpho tổng được xác định theo TCVN 6202: 2008
Phương pháp so màu – sử dụng thuốc thử tạo màu Molybdate- Vanadat - Nguyên lý: phương pháp này dựa vào phản ứng của axit photphoric, tạo được trong môi trường axit mạnh tạo một phức chất photpho vanado- molibdat có màu vàng bền vững.
- Giới hạn phát hiện: giới hạn phát hiện nhỏ nhất của phương pháp là 0,2 mg P/L trong cuvet 5ml. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Thiết bị: Máy hấp phụ phân tử (đo tại bước song 460 nm).
Xây dựng đường chuẩn bằng cách sử dụng thể tích phù hợp của lần lượt các nồng độ mẫu phostphate chuẩn. Từ đó, ta có thể định lượng được hàm lượng photpho tổng sô dựa trên phương pháp so màu với đường chuẩn đã xây dựng.
* Phương pháp định lượng nitơ tổng số
Hàm lượng n tơ tổng số được xác định theo TCVN 4328:2007 Xác định hàm lượng nitơ tổng số bằng phương pháp Kjeldahl
Nguyên lý: Vô cơ hóa mẫu bằng H2SO4 đậm đặc và xúc tác (CuSO4, K2SO4, Se), sau đó dùng kiềm mạnh (NaOH hay KOH) để đẩy NH3 từ muối (NH4)2SO4
hình thành ra thể tự do NH3. Định lượng NH3 bằng H2SO4 0,1N. Thiết bị: Máy chưng cất đạm Kjeldahl
*Phương pháp xác định số lượng vi khuẩn coliform và E.coli
Sử dụng phương pháp để phát hiện và đếm số lượng vi khuẩn coliform, coliform chịu nhiệt và escherichia coli giả định có trong nước bằng cách nuôi cấy trong một môi trường lỏng ở một hệ gồm nhiều ống nghiệm và tính toán "số có xác xuất cao nhất" của chúng có trong mẫu thử theo TCVN 6187-2: 1996 do Tiểu ban kỹ thuật nước tinh lọc TCVN/TC/F9/SC1 thuộc Ban kỹ thuật tiêu chuẩn TCVN/TC/F9 Đồ uống biên soạn, Tổng cục Tiêu chuẩn - Đo lường - Chất lượng đề nghị. Bộ Khoa học, Công nghệ và Môi trường ban hành.
* Phương pháp xác định sinh trưởng của cỏ
Chiều dài của lá và rễ của cỏ được đo hàng tuần vào thời điểm lấy mẫu nước bằng thước thẳng có vạch chia chính xác đến 0,1 cm.
3.6. Xử lý số liệu
Số liệu được xử lý theo phương pháp thống kê sinh học với các tham số thống kê là Mean, SD. So sánh các giá trị trung bình bằng phương pháp phân tích phương sai với mô hình tuyến tính tổng quát (General Linear Model), sử dụng phép thử Tukey với mức ý nghĩa là 5% trên phần mềm Minitab 16.0.
PHẦN 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
4.1. KHẢO SÁT TÌNH HÌNH CHĂN NUÔİ VÀ XỬ LÝ CHẤT THẢI TẠI
MỘT SỐ TRANG TRẠI CHĂN NUÔI LỢN HUYỆN VĂN GIANG TỈNH HƯNG YÊN
Khảo sát tình hình chăn nuôi và xử lý chất thải trong chăn nuôi lợn trang trại có ý nghĩa quan trọng nhằm đánh giá được thực trạng và đề ra định hướng về các biện pháp xử lý chất thải. Kết quả khảo sát tình hình chăn nuôi và xử lý chất thải chăn nuôi của 60 trang trại chăn nuôi lợn đại diện theo các mô hình sản xuất khác nhau của 5 xã có chăn nuôi lợn phát triển mạnh của huyện Văn Giang, Hưng Yên được trình bày ở bảng 4.1.
Bảng 4.1. Tình hình chăn nuôi và xử lý chất thải của các trang trại
VAC (n=28) VC (n=22) C (n=10) Mean ± SD Mean ± SD Mean ± SD Tổng diện tích trang trại (m2) 5055,71a±4750,06 955,2b±921,81 471,20c±148,24 Tổng đàn lợn nái (con) 34,00a±17,13 34,80a±17,77 18,50b±13,28 Tổng đàn lợn thịt (con) 203,08a±150,06 295,45a±340,18 165,00b±69,92 Khu vực trang trại Chuyển đổi (%) 100 100 80 Dân cư (%) 0 0 20
Tỷ lệ trang trại có biogas (%) 100 100 100 Tỷ lệ trang trại
xử lý nước sau biogas (%)
Bể hoặc ao lắng 14,28 13,63 10 Không xử lý 85,72 86,37 90
Ghi chú: Các giá trị trong cùng một hàng ngang mang các chữ cái khác nhau thì sai khác có ý nghĩa thống kê, P<0,05
Quy mô chăn nuôi là yếu tố quan trọng nhất quyết định tới lượng chất thải tạo ra (Vũ Đình Tôn và cs., 2008), quy mô trang trại càng lớn thì lượng chất thải chăn nuôi được tạo ra càng nhiều. Qua bảng trên cho thấy các trang trại áp dụng mô hình VAC hoặc VC có quy mô chăn nuôi tương đối lớn (34-34,8 lợn nái và 203,08-295,45 lợn thịt thường xuyên có trong chuồng), lớn hơn rõ rệt đối với các trang trại áp dụng mô hình C (18,5 lợn nái và 165,0 lợn thịt, P<0,05). Các trang trại xây dựng theo kiểu VAC hay VC là khá phổ biến ở huyện Văn Giang, nơi có diện tích vườn cây và ao cá rất rộng. Tổng diện tích đất của các trang trại VAC
và VC là cao hơn so với các trang trại theo mô hình C (P<0,05). Vì vậy, một lượng lớn chất thải rắn và chất thải lỏng tạo ra từ chăn nuôi sẽ được sử dụng làm phân bón cho cây trồng cũng như thải xuống ao cá. Đây là ưu thế của mô hình sản xuất kết hợp nhằm tận dụng các chất thải tạo ra để giảm bớt chi phí sản xuất, đồng thời hạn chế gây ô nhiễm môi trường.
Các trang trại hạn chế về diện tích đất và không có vườn cây, ao cá thường chỉ chăn nuôi với quy mô nhỏ. Như vậy, diện tích đất đai ảnh hưởng rất lớn tới hoạt động sản xuất chăn nuôi do khả năng xử lý và sử dụng chất thải phụ thuộc nhiều vào diện tích trang trại.
Vị trí của trang trại cũng là yếu tố quan trọng liên quan đến việc xử lý chất thải. Kết quả điều tra ở bảng 4.1 cho thấy 100% các trang trại áp dụng mô hình VAC và VC đều ở khu vực đất chuyển đổi, xa khu dân cư. Chỉ có 2/10 trang trại (20%) áp dụng mô hình C là nằm trong khu dân cư. Huyện Văn Giang, tỉnh Hưng Yên là một trong những địa phương có chủ trương chuyển đổi đất trồng lúa kém hiệu quả sang đất nông nghiệp khác (chăn nuôi, trồng rau màu, cây cảnh, thủy sản,..) từ rất sớm. Vì vậy, số lượng trang trại chăn nuôi ở xa khu dân cư là khá lớn, chỉ còn một số lượng ít các trang trại còn ở trong khu dân cư. Đây là điều kiện quan trọng trong phát triển chăn nuôi trang trại hạn chế ô nhiễm môi trường khu dân cư.
Về tình hình xử lý chất thải, 100% số trang trại đều có bể biogas. Như vậy, biogas vẫn là biện pháp xử lý chất thải phổ biến trong chăn nuôi lợn hiện nay. Tuy nhiên, hầu hết các trang trại chưa có biện pháp hiệu quả xử lý nước thải sau biogas. Chỉ có một số trang trại (10-14,28%) có bể hoặc ao lắng để dự trữ nước thải sau biogas, còn lại thải thẳng xuống ao cá hoặc đổ ra hệ thống thoát nước chung của vùng (kênh, mương). Điều này đã gây ô nhiễm nguồn nước tưới và ảnh hưởng tới môi trường xung quanh do nước thải biogas còn rất ô nhiễm. Vì vậy, việc xây dựng các hệ thống xử lý nước thải sau biogas là rất cần thiết đối với các trang trại chăn nuôi lợn.
4.2. KẾT QUẢ XỬ LÝ CHẤT THẢI SAU BIOGAS TẠI TRẠI THỰC NGHIỆM 4.2.1. Hàm lượng BOD5 và COD của các mẫu nước thải sau xử lý 4.2.1. Hàm lượng BOD5 và COD của các mẫu nước thải sau xử lý
BOD5 và COD đều là các chỉ số định lượng chất hữu cơ trong nước có khả năng bị oxy hóa bằng tác nhân vi sinh vật hoặc bằng chất oxy hóa mạnh. Vì vậy, 2 chỉ tiêu này thường được sử dụng để đánh giá mức độ ô nhiễm chất hữu cơ của (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
nước. Kết quả phân tích hàm lượng BOD5 và COD của các mẫu nước thải sau xử lý được trình bày ở bảng 4.2, bảng 4.3 và hình 4.1, hình 4.2.
Bảng 4.2. Hàm lượng BOD5 (mg/l) của các mẫu nước thải sau xử lý
Sau biogas Sau bể lắng 1 Sau bể lắng 2 Ao thủy sinh
CTCP Mean ± SD Mean ± SD Mean ± SD Mean ± SD
Trước khi bổ sung rơm và EM 195,3a±38,4 158,6ab±82,3 127,33ab±7,5 38,4b±33,0 Loại A <40 Loại B <100 Rơm 1 tuần 319,3a±61,7 207,3ab±100,4 130,3bc±80,6 48,00c±8,2
Rơm 2 tuần, cây
thủy sinh 1 tuần 380,6a±86,5 318,2a±62,3 104,3b±32,8 34,0b±24,3 Rơm 3 tuần +
thủy sinh 2 tuần 246,8a±132,3 236,2a±22,9 199,8ab±125,6 32,1b±12,0 Rơm 4 tuần +
thủy sinh 3 tuần 318,4a±115,8 189,1ab±115,8 112,5ab±51,9 41,2b±27,1 Rơm 4 tuần +
thủy sinh 7 tuần + EM 1 tuần
309,5a±75,6 80,7b±70,0 65,0b±34,6 35,3b±13,4
Ghi chú: CTCP: nước thải chăn nuôi theo QCVN 62 -MT:2016/BTNMT
Các giá trị trong cùng một hàng ngang mang các chữ cái khác nhau thì sai khác có ý nghĩa thống kê, P<0,05
Bảng 4.3. Hàm lượng COD (mg/l) của các mẫu nước thải sau xử lý
Sau biogas Bể lắng 1 Bể lắng 2 Ao thủy sinh
CTCP Mean ± SD Mean ± SD Mean ± SD Mean ± SD
Trước khi bổ sung
rơm và EM 1440,7a±30,5 1185,3b±42,5 971,3c±41,0 408,2d±33,0 Loại A <100 Loại B <300 Rơm 1 tuần 1052,8b±26,5 1244,3a±39,5 912,3c±37,5 380,3d±30,5
Rơm 2 tuần + cây
thủy sinh 1 tuần 1095,7b±31,0 1172,0a±42,0 730,0c±43,5 355,8d±31,0 Rơm 3 tuần + thủy
sinh 2 tuần 988,3b±33,5 1062,3a±39,0 699,7c±39,0 324,7d±29,1 Rơm 4 tuần + thủy
sinh 3 tuần 957,9a±31,1 943,3a±27,5 673,3b±22,6 286,7c±12,6 Rơm 4 tuần + thủy
sinh 7 tuần + EM 1
tuần 938,3
a±25,5 681,3b±37,5 387,7c±40,5 145,7d±27,5
Ghi chú: CTCP: nước thải chăn nuôi theo QCVN 62 -MT:2016/BTNMT
Hình 4.1. Hàm lượng BOD5 Hình 4.2. Hàm lượng COD
Nước thải sau biogas vẫn chứa hàm lượng lớn các chất hữu cơ có nguy cơ gây ô nhiễm môi trường, vì vậy việc xử lý nước thải sau biogas là rất cần thiết.
Hàm lượng BOD5 của nước thải sau biogas thay đổi rõ rệt qua các bước xử lý.
Kết quả khảo sát cho thấy hàm lượng BOD5 đã giảm đáng kể khi sử dụng hệ thống lắng lọc có bổ sung thêm rơm hoặc chế phẩm EM. Sau kh bổ sung rơm 4 tuần, trồng cây thủy s nh 7 tuần và sử dụng chế phẩm EM 1 tuần, hàm lượng BOD5 trong nước thải ở bể lắng 1, bể lắng 2 và ao thủy s nh g ảm đ so vớ nước thả sau b ogas lần lượt là 73,91%, 79% và 88,58%. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Nước thải qua hệ thống 2 bể lắng đã được loại bỏ phần lớn các chất hữu cơ, đặc biệt là khi sử dụng rơm như một vật liệu quan trọng để giữ lại phần chất rắn còn trong nước thải. Do đó, nước thải tại ao thủy sinh có hàm lượng BOD5 rất thấp và thấp hơn chỉ tiêu cho phép của nước thải loại B theo quy chuẩn mới nhất của Bộ Tài nguyên và Môi trường năm 2016 đối với chất thải chăn nuôi loại A (<40 mg/l). Như vậy, xét về chỉ tiêu BOD5 thì nước ở ao thủy sinh đã đủ điều kiện để thải ra môi trường mà không có nhiều nguy hại.
Tương tự như kết quả về hàm lượng BOD5, nước thải sau khi xử lý bằng biogas vẫn còn rất ô nhiễm với hàm lượng cao các chất hữu cơ, nếu không được giữ lại và xử lý tiếp thì đây là nguồn gây ô nhiễm nghiêm trọng. Kết quả bảng 4.3 cho thấy sau kh bổ sung rơm 4 tuần, trồng cây thủy s nh 7 tuần và sử dụng chế phẩm EM 1 tuần, hàm lượng COD ở bể lắng 1, bể lắng 2 và ao thủy s nh đạt lần lượt là 681,3mg/l, 387,7mg/l và 145,7 mg/l, g ảm đ so vớ COD trong nước thả sau b ogas lần lượt là 27,39%, 58, 69% và 84,48%. Như vậy giá trị COD của nước thả ở ao thủy s nh đã nằm trong chỉ tiêu cho phép của nước thải loại B theo
Quy chuẩn quốc gia (QCVN 62 -MT:2016/BTNMT). Như vậy, với hệ thống bể lắng, rơm và cây thủy sinh đã giúp loại bỏ một lượng lớn các chất hữu cơ có trong nước thải, hạn chế nguy cơ gây ô nhiễm môi trường.
Để tính toán hiệu quả xử lý các chất hữu cơ của mô hình, chúng tôi đã tiến hành so sánh sự thay đổi hàm lượng BOD5 và COD qua các bước xử lý khác nhau. Bảng 4.4 thể hiện mức độ giảm hàm lượng BOD5 và COD trong nước thải