3.3.2.1. Khả năng cải thiện chất lượng nước tại đầu vào hố thu của cỏ Vetiver
Kết quả phân tích hàm lượng các thông số ô nhiễm khi trồng cỏ Vetiver để xử lý nước thải tại đầu vào hố thu của trang trại lợn được trình bày như sau:
Bảng 3.10. Khả năng cải thiện chất lượng nước thải chăn nuôi lợn tại đầu vào hố thu của cỏ Vetiver
TT Chỉ tiêu Đơn vị QCVN 08-2015 QCVN 62-2016 Đối chứng Trước trồng cỏ Sau trồng cỏ 1 pH - 5,5 - 9 5,5 - 9 6,83 5,23 6,12 2 BOD5 mg/l 15 100 3,20 37,52 23,14 3 COD mg/l 30 300 5,20 53,60 41,89 4 DO mg/l > 4 - 0,78 2,98 3,36 5 TSS mg/l 50 150 78,20 98,00 76,12 6 Tổng N mg/l - 150 38,98 134,62 102,41 7 Tổng P mg/l 0,3 - 0,11 1,22 1,03 8 Coliform MPN/100ml 7,5x103 5x103 36 14x103 8x103
Hình 3.4. Sự thay đổi giá trị hàm lượng các thông số ô nhiễm khi trồng cỏ Vetiver
Kết quả bảng 3.8 và hình 3.4 cho thấy các mẫu tại vào hố thu có độ pH trung bình là 5,23 so với tiêu chuẩn cho phép là chưa đạt yêu cầu. Tuy nhiên, sau khi sử dụng cỏ Vetiver thì nồng độ pH tăng lên là 6,12 đạt tiêu chuẩn cho phép của QCVN 08-2015 và QCVN 62-2016.
Chỉ số BOD5 trước khi trồng cỏ là 37,52 mg/l chưa đạt tiêu chuẩn theo QCVN 08-2015. Sau khi trồng cỏ Vetiver chỉ số này giảm xuống còn 23,14 mg/l nếu so với QCVN 08-2015 thì chưa đạt tiêu chuẩn tuy nhiên, chỉ số BOD5 cũng giảm được 1,62 lần.
Chỉ số COD trước khi trồng cỏ là 53,60 mg/l. Sau khi trồng cỏ Vetiver chỉ số này giảm xuống còn 41,89 mg/l. So với lô đối chứng thì chỉ số BOD5 trước khi trồng cỏ cao gấp 10,31 lần và sau khi trồng cỏ cao gấp 8,06 lần nhưng vẫn vượt quá tiêu chuẩn cho phép.
Chỉ số DO trước khi trồng cỏ là 2,98 mg/l chưa đạt tiêu chuẩn so với QCVN 08-2015. Kết quả sau khi trồng cỏ Vetiver chỉ số DO tăng lên là 3,36 mg/l vẫn thấp hơn so với quy chuẩn cho phép.
Chỉ số TSS của mẫu nước trước khi trồng cỏ là 98,00 mg/l so với QCVN - 8-2015 thì chưa đạt tiêu chuẩn so phép. Kết quả chỉ số TSS sau khi trồng cỏ giảm xuống là 76,12 mg/l so với tiêu chuẩn QCVN 08-2015 thì chưa đạt yêu cầu.
Tổng N của mẫu nước tại đầu ra hệ thống biogas trước khi trồng cỏ là 134,62 mg/l so với QCVN 62-2016 đã nằm trong tiêu chuẩn cho phép nhưng vẫn ở mức cao. Kết quả sau khi trồng cỏ chỉ tiêu tổng N trong mẫu nước đã giảm còn 102,41 mg/l và thấp hơn so với lô đối chứng (38,98 mg/l).
Tổng P của mẫu nước tại kênh nước gần trang trại trước khi trồng cỏ là 1,22 mg/l so với QCVN 08-2015 là chưa đạt tiêu chuẩn cho phép. Sau khi sử dụng cỏ Vetiver để xử lý đã làm giảm còn 1,03 mg/l vẫn cao hơn 0,73 mg/l so với tiêu chuẩn cho phép.
Chỉ tiêu coliform của mẫu nước trước khi trồng cỏ tương đối cao 14x103 MPN/100ml vượt quá tiêu chuẩn so với QCVN.Kết quả sử dụng cỏ Vetiver đã làm giảm xuống còn 8x103nhưng vẫn cao hơn so với quy chuẩn cho phép.
Như vậy, kết quả sử dụng cỏ Vetiver để xử lý nước thải chăn nuôi tại đầu vào hố thu của TT4 cũng cho kết quả tốt. Tuy nhiên, kết quả này vẫn chưa đạt yêu cầu đối với tiêu chuẩn nước thải cần phải xử lý thêm mới đảm bảo tiêu chuẩn thải ra môi trường.
3.3.2.2. Khả năng cải thiện chất lượng nước tại đầu ra hệ thống biogas của cỏ Vetiver
Kết quả phân tích hàm lượng các thông số ô nhiễm khi trồng cỏ Vetiver để xử lý nước thải tại đầu ra hệ thống biogas của trang trại lợn được trình bày như sau:
Bảng 3.10. Khả năng cải thiện chất lượng nước thải chăn nuôi lợn tại đầu ra hệ thống biogas của cỏ Vetiver
TT Chỉ tiêu Đơn vị QCVN 08-2015 QCVN 62-2016 Đối chứng Trước trồng cỏ Sau trồng cỏ 1 pH - 5,5 - 9 5,5 - 9 6,83 5,34 7,39 2 BOD5 mg/l 15 100 3,20 18,48 10,5 3 COD mg/l 30 300 5,20 35,60 12,23 4 DO mg/l > 4 - 0,78 4,15 4,79 5 TSS mg/l 50 150 78,20 64,00 30,25 6 Tổng N mg/l - 150 38,98 85,26 37,59 7 Tổng P mg/l 0,3 - 0,11 0,39 0,23 8 Coliform MPN/100ml 7,5x103 5x103 36 7,6x103 133
Hình 3.5. Sự thay đổi giá trị hàm lượng các thông số ô nhiễm khi trồng cỏ Vetiver
Kết quả bảng 3.9 và hình 3.5 cho thấy các mẫu tại đầu ra hệ thống biogas có độ pH trung bình là 5,34 so với tiêu chuẩn cho phép là chưa đạt yêu cầu. Tuy nhiên, sau khi sử dụng cỏ Vetiver thì nồng độ pH tăng lên là 7,39 đạt tiêu chuẩn cho phép của QCVN 08-2015 và QCVN 62-2016.
Chỉ số BOD5 trước khi trồng cỏ là 18,48 mg/l cao hơn so với tiêu chuẩn cho phép của QCVN 08-2015. Sau khi trồng cỏ Vetiver chỉ số này giảm xuống còn 10,50 mg/l đạt tiêu chuẩn cho phép.
Chỉ số COD trước khi trồng cỏ là 35,60 mg/l. Sau khi trồng cỏ Vetiver chỉ số này giảm xuống còn 12,23 mg/l. So với lô đối chứng thì chỉ số BOD5trước khi trồng cỏ cao gấp 6,85 lần và sau khi trồng cỏ cao gấp 2,35 lần nhưng vẫn nằm trong tiêu chuẩn cho phép.
Chỉ số DO trước khi trồng cỏ là 4,15 mg/l đủ tiêu chuẩn so với QCVN 08-2015. Kết quả sau khi trồng cỏ Vetiver chỉ số DO tăng lên là 4,79 mg/l.
Chỉ số TSS của mẫu nước trước khi trồng cỏ là 64,00 mg/l so với QCVN -8- 2015 thì chưa đạt tiêu chuẩn so phép. Kết quả chỉ số TSS sau khi trồng cỏ giảm xuống là 30,25 mg/l so với tiêu chuẩn QCVN 08-2015 thì đạt tiêu chuẩn cho phép.
Tổng N của mẫu nước tại đầu ra hệ thống biogas trước khi trồng cỏ là 85,26 mg/l so với QCVN 62-2016 đã nằm trong tiêu chuẩn cho phép. Kết quả sau khi trồng cỏ chỉ tiêu tổng N trong mẫu nước đã giảm còn 37,59 mg/l và thấp hơn so với lô đối chứng (38,98 mg/l). Như vậy, hiệu quả sử xử lý N tổng số của cỏ Vetiver trong tại đầu ra của hệ thống biogas vẫn cho kết quả tốt.
Tổng P của mẫu nước tại kênh nước gần trang trại trước khi trồng cỏ là 0,39 mg/l so với QCVN 08-2015 là chưa đạt tiêu chuẩn cho phép. Sau khi sử dụng cỏ Vetiver để xử lý đã làm giảm còn 0,23 mg/l đạt tiêu chuẩn cho phép.
Chỉ tiêu coliform của mẫu nước trước khi trồng cỏ tương đối cao 7,6x103 MPN/100ml vượt quá tiêu chuẩn so với QCVN. Kết quả sử dụng cỏ Vetiver đã làm giảm chỉ tiêu coliform tương đối mạnh chỉ còn 133 MPN/100ml so với mẫu đối chứng thì cao hơn 3,69 lần. Như vậy, cỏ Vetiver vẫn cho kết quả xử lý tốt.
Nhận xét: Kết quả xử lý nước thải tại đầu ra của bể biogas của TT4 chưa thật sữ tốt thành phần nước thải thải ra đều chưa đạt yêu cầu cho phép. Sau khi sử dụng cỏ Vetiver để xử lý tiếp thì thành phần nước thải đã đạt tiêu chuẩn cho phép để thải ra môi trường. Như vậy, cỏ Vetiver cho kết quả xử lý nước thải rất tốt.
3.3.2.3. Khả năng cải thiện chất lượng nước tại kênh nước gần trang trại của cỏ Vetiver
Kết quả phân tích hàm lượng các thông số ô nhiễm khi trồng cỏ Vetiver để xử lý nước thải tại kênh nước gần TT4 được trình bày như sau:
Bảng 3.9. Khả năng cải thiện chất lượng nước thải chăn nuôi lợn tại kênh nước gần trang trại của cỏ Vetiver
TT Chỉ tiêu Đơn vị QCVN 08-2015 QCVN 62-2016 Đối chứng Trước trồng cỏ Sau trồng cỏ 1 pH - 5,5 - 9 5,5 - 9 6,83 5,50 7,68 2 BOD5 mg/l 15 100 3,20 15,60 8,28 3 COD mg/l 30 300 5,20 28,00 10,47 4 DO mg/l > 4 - 3,78 4,46 4,98 5 TSS mg/l 50 150 78,20 51,00 22,85 6 Tổng N mg/l - 150 38,98 75,67 27,75 7 Tổng P mg/l 0,3 - 0,11 0,31 0,21 8 Coliform MPN/100ml 7,5x103 5x103 36 5,1x103 62
Hình 3.6. Sự thay đổi giá trị hàm lượng các thông số ô nhiễm khi trồng cỏ Vetiver
Kết quả bảng 3.10 và hình 3.6 cho thấy các mẫu tại kênh nước gần TT4 có độ pH trung bình là 5,50 so với tiêu chuẩn cho phép là đạt yêu cầu nhưng vẫn thấp. Tuy nhiên, sau khi sử dụng cỏ Vetiver thì nồng độ pH tăng lên là 7,68 so đạt tiêu chuẩn cho phép của QCVN 08-2015 và QCVN 62-2016. So với lô đối chứng thì kết quả xử lý pH vẫn cao hơn nhưng đều nằm trong tiêu chuẩn cho phép.
Chỉ số BOD5 trước khi trồng cỏ là 15,60 mg/l so với QCVN 08-2015 thì chỉ tiêu này chưa đạt tiêu chuẩn. Sau khi trồng cỏ Vetiver chỉ số này giảm xuống còn 8,28 mg/l và năm trong tiêu chuẩn cho phép.
Chỉ số COD trước khi trồng cỏ là 28,00 mg/l so với QCVN 08-2015 thì chỉ tiêu này đã đạt tiêu chuẩn nhưng chỉ tiêu COD vẫn còn khá cao. Sau khi trồng cỏ Vetiver chỉ số này giảm xuống còn 10,47 mg/l đủ tiêu chuẩn theo QCVN 08-2015.
Chỉ số DO trước khi trồng cỏ là 4,46 mg/l so với QCVN 08-2015 thì chưa đạt tiêu chuẩn cho phép. Kết quả sau khi trồng cỏ Vetiver chỉ số DO tăng lên là do sự cung cấp oxy của cây xuống bộ phận rễ, xung quanh vùng rễ, đồng thời cung cấp một lượng oxy cho các vi sinh vật hiếu khí phát triển, làm tăng hiệu quả xử lý của các công thức trồng cây, tạo điều kiện để xử lý nước thải tốt hơn. Tuy nhiên chỉ số DO sau khi trồng cỏ Vetiver chỉ đạt 4,98 mg/l.
Chỉ số TSS của mẫu nước trước khi trồng cỏ là 51,00 mg/l so với QCVN -8-2015 thì chưa đạt tiêu chuẩn so phép. Kết quả chỉ số TSS sau khi trồng cỏ là 22,85 mg/l so với tiêu chuẩn QCVN 08-2015 thì đạt yêu cầu.
Tổng N của mẫu nước tại kênh nước gần trang trại trước khi trồng cỏ là 75,67 mg/l so với QCVN 62-2016 đã nằm trong tiêu chuẩn cho phép. Kết quả sau khi trồng cỏ chỉ tiêu tổng N trong mẫu nước đã giảm 2,37 lần so với trước khi trồng cỏ, so với mẫu đối chứng giảm 1,40 lần. Như vậy, hiệu quả xử lý N tổng số của cỏ Vetiver là tương đối tốt.
Tổng P của mẫu nước tại kênh nước gần trang trại trước khi trồng cỏ là 0,31 mg/l so với QCVN 08-2015 là chưa đạt tiêu chuẩn cho phép. Sau khi sử dụng cỏ Vetiver để xử lý đã làm giảm 1,88 lần. Hàm lượng này so với QCVN 08-2015 là chưa đạt tiêu chuẩn cho phép. Tuy nhiên, cỏ Vetiver đã làm giảm P tổng số trong mẫu nước thải của kênh nước gần trang trại.
Chỉ tiêu coliform của mẫu nước trước khi trồng cỏ tương đối cao 5,1x103 MPN/100ml vẫn đạt tiêu chuẩn so với QCVN.Kết quả sử dụng cỏ Vetiver đã làm giảm triệt để chỉ còn 62 MPN/100ml so với đối chứng vẫn cao hơn nhưng không nhiều. Như vậy, hiệu quả sử dụng cỏ Vetiver trong việc làm giảm coliform trong nước thải là tương đối tốt.
So sánh kết quả ứng dụng cỏ vetiver vào xử lý ô nhiễm môi trường nước theo đề tài nghiên cứu “cỏ vetiver (Vetiveria zizanioides L.): một giải pháp sinh học cho xử lý nước thải” của Đại học Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh sau 16 ngày cỏ Vetiver có khả năng xử lý nước thải tốt qua việc làm giảm BOD (159mgO2/l) 79% so với 50% đối chứng không trồng cỏ và hạn chế quá trình phát triển của tảo trong quá trình xử lý, ngoài ra cỏ vetiver đạt được hiệu suất xử lý khá cao đến 91% đối với nitrogen và 85% đối với phosphorus trong nước thải nuôi lợn [1]. Hay kết quả nghiên cứu của Nguyễn Tuấn Phong, Dương Thúy Hoa (2004) [21] cũng cho biết mô hình cỏ Vetiver có hiệu suất xử lý BOD5 là 91,04%, chỉ số P tổng là 69,44%, chỉ số N tổng là 69,34%[17] thì kết quả nghiên cứu của chúng tôi gần như tương đương.
3.4. Đề xuất biện pháp giảm thiểu ô nhiễm môi trường từ các trang trại chăn nuôi lợn
Trên cơ sở kết quả nghiên cứu sử dụng cỏ Vetiver làm sạch nước thải chăn nuôi lợn từ các hình thức xử lý khác nhau cho thấy để đảm bảo việc nước thải đạt tiêu chuẩn khi thải ra môi trường hoặc sử dụng cho các mục đích như ao nuôi cá hoặc nước tưới thì cần kết hợp biện pháp xử lý biogas hoặc bể lắng với thực vật thủy sinh.
Từ khảo sát tại các trang trại, chúng tôi đề xuất 02 mô hình xử lý nước thải phù hợp với các trang trại ở Thái Nguyên:
1. Mô hình 1: Nước thải từ bể Biogas cần đưa vào hồ cách ly và xử lý
bằng cỏ Vetiver trong thời gian ít nhất 30 ngày.
Hầm Biogas: Để thiết kế một hầm Biogas có nắp vòm cố định được chôn dưới đất gồm có 3 phần chính nối tiếp nhau:
- Ngăn trộn: là nơi phân được trộn với nước trước khi đổ vào hầm phân hủy. - Hầm phân hủy: là nơi phân và nước bị phân hủy lên men. Khí CH4 và các loại khí khác sẽ sinh ra trong hầm này.
- Bể áp lực: dùng để thu nhận phân và bùn cặn
Bể trồng cỏ Vetiver: Để đảm bảo trồng cỏ vetiver trong 30 ngày nên dung tích của bể tương đương với dung tích phần nước trong ngăn phân hủy bể Biogas. Nhưng theo khuyến cáo, độ sâu của bể chỉ khoảng 50 – 60 cm để ánh sáng có thể xuyên tới đạt khả năng xử lý cao.
Chuồng nuôi 1 Chuồng nuôi 2 Chuồng nuôi 3
Hầm Biogas
Bể trồng cỏ Vetiver
2. Mô hình 2: Nước thải từ bể lắng cần đưa vào hồ cách ly và xử lý bằng
cỏ Vetiver trong 30 ngày.
Trước tiên, nước thải từ các nguồn gia súc cho chảy vào hồ lắng, để chất thải lắng xuống đáy.Sau vài ngày khi nước thải trong, cho chảy vào hồ mở có lục bình.Mặt nước trong hồ được cây che phủ (mật độ khoảng 400 cây/hồ) sau đó cho chảy vào hồ có chứa cỏ Vetiver.Hồ có thể chứa nước thải chuồng nuôi trong khoảng thời gian 30 ngày để xử lý bằng cỏ Vetiver.dung tích của bể tương đương với dung tích bể lắng. Độ sâu của bể chỉ khoảng 50 – 60 cm để ánh sáng có thể xuyên tới đạt khả năng xử lý cao.
Chuồng nuôi 1 Chuồng nuôi 2 Chuồng nuôi 3
Bể lắng
Bể trồng cỏ Vetiver
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1. Kết luận
- Chăn nuôi của Thị xã Phổ Yên đang phát triển theo hướng trang trại, với 135 trang trại (năm 2018) nuôi tổng số gần 134.000 đầu lợn với 4 hệ thống chính đang áp dụng ở các trang trại: VAC (Vườn – Ao – Chuồng), AC (Ao – Chuồng) , CV (Chuồng – Vườn) và C (Chuồng), trong đó hệ thống VAC chiếm ưu thế (42,86%).
- Biện pháp xử lý chất thải đang được áp dụng là xử lý bằng hầm ủ biogas chiếm 54,2%; 25,7% là qua bể lắng; 8,6% thu gom phân riêng; đặc biệt có đến 8,6% trang trại xả trực tiếp chất thải ra ngoài môi trường.
- Biện pháp xử lý nước thải: khoảng 25% số hộ xử lý qua bể biogas, còn lại 20% số trang trại cho thải trực tiếp vào áo cá, 15% số hộ dùng nước thải để tưới cây và đặc biệt có đến 40% số hộ xả nước thải trực tiếp ra ngoài môi trường.
- Các trang trại mặc dù đã áp dụng các biện pháp xử lý nước thải như biogas, ao lắng, sử dụng thực vật thủy sinh nhưng chất lượng nước thải dù có hàm lượng chất ô nhiễm thấp hơn nước thải không xử lý vẫn chưa đạt tiêu chuẩn.
- Hiệu quả xử lý nước thải của cỏ Vetiver đã làm giảm đáng kể hàm lượng các chất gây ô nhiễm môi trường nước.
+ Nước thải đầu vào hố thu sau 30 ngày xử lý, các chỉ tiêu pH, tổng N và tổng P đạt tiêu chuẩn QCVN 08-2015/BNN-PTNT và QCVN 62-2016/BNN- PTNT. Các chỉ tiêu còn lại chưa đạt tiêu chuẩn cho phép.
+ Nước thải đầu ra hố ủ Biogas và nước thải tại kênh nước gần trang trại sau 30 ngày xử lý, các chỉ tiêu pH, BOD5, COD, DO, TSS, tổng N, tổng P và