(B): Lá
(C): Cây trước khi thí nghiệm (D): Cây sau khi thí nghiệm (E): Lục bình sau khi thí nghiệm
Hình 4.45Cho thấy với mơi trường nước thải chăn nuơi sau biogas cĩ nồng độ phosphor và nitơ cao, cây phát triển tốt. tốc độ ra rễ và chồi vẫn bình thường.
4.1.7 Chỉ tiêu tốc độ phát triển lá
Số lá của cây cũng được đo liên tục trong 8 tuần.
Bảng 4.37. Chỉ tiêu tốc độ phát triển của lá
Nhận xét:
Tuần 1 2 3 4 5 6 7 8
SVTH: Ngơ Duy Thi 114 MSSV: 0951080085 GVHD: ThS. Vũ Hải Yến
Tốc độ phát triển lá trung bình tăng dần. lá màu xanh đậm. Cuống lá màu xanh đậm. thể hiện khả năng quang hơp tốt. Cùng với sự phát triển chiều cao liên tục, cây cũng liên tục ra chồi non và lá mới.Sau 8 tuần chiều dài lá đã tăng 12% so với ban đầu.
Hình 4.46. Tốc độ tăng trưởng chiều dài lá trong thời gian 7 ngày.
4.1.8Khảo sát khả năng sử dụng nước thải chăn nuơi heo sau biogas như một nguồn dinh dưỡng cho thực vật
Sự tích lũy sinh khối
Độ ẩm của cây dao động khoảng 63 - 67% khối lượng của cây. Con số này nĩi lên sự tích nước bên trong thân cây, làm cây mọng nước.
Bảng 4.38 Sinh khối của cây sau q trình thí nghiệm
Cây Khối lượng cây trước khi thí
nghiệm (g)
Khối lượng cây sau khi thí nghiệm (g)
Sinh khối của cây tăng lên (g)
Hệ số tăng mỗi ngày 1 21.36 53.18 31.82 2.66% 2 18.32 46.93 28.61 2.79% 3 20.02 50.21 30.19 2.69% 26 28 30 32 34 1 2 3 4 5 6 7 8
Tăng trưởng chiều dài lá
Tăng trưởng chiều dài lá
SVTH: Ngơ Duy Thi 115 MSSV: 0951080085 GVHD: ThS. Vũ Hải Yến
Sau 8 tuần thí nghiệm sinh khối của cây tăng lên từ 30-31g, gấp 1.5 lần khối lượng ban đầu. Mỗi ngày cây tăng khoảng từ 2.66-2.79% sinh khối.
4.1.8.1 Tải lượng Nitrogen (mg/L) vào mơ hình
Bảng 4.39.Tải lượng Nitrogen (mg/L) vào mơ hình
Nghiệm thức Lượng nước (L) Nồng độ N(mg/L) Tải lượng N(mg)
Bão hịa-lục bình - 6 ngày
630 118 74340
Khơng bão hịa lục bình-6 ngày
630 118 74340 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Bão hịa-lục bình - 12 ngày
630 118 74340
Khơng bão hịa lục bình-12 ngày
630 118 74340
Tổng cộng 2520 297360
4.1.8.2 Sự tích lũy nitrogen trong cát và sự phân bố nitrogen trong rễ, thân, lá của cây.
Nitơ cĩ vai trị đặc biệt quan trọng đối với sự sinh trưởng, phát triển của cây trồng và do đĩ nĩ quyết định năng suất và chất lượng thu hoạch. Nitơ cĩ trong thành phần của hầu hết các chất trong cây: protein, acid nucleic, các sắc tố quang hợp, các hợp chất dự trữ năng lượng: ADP, ATP, các chất điều hồ sinh trưởng ,…Như vậy Nitơ vừa cĩ vai trị cấu trúc, vừa tham gia trong các quá trình trao đổi chất và năng lượng. Nitơ cĩ vai trị quyết định đến tồn bộ các quá trình sinh lý của cây trồng. Tuy nhiên, cây khơng đồng hĩa trực tiếp nitơ hữu cơ, mà phải nhờ các lồi vi sinh vật phân hủy và chuyển hĩa nguồn nitơ bền vững thành ra nitơ dạng dinh dưỡng dễ tiêu (NH3 hoặc NH4+
SVTH: Ngơ Duy Thi 116 MSSV: 0951080085 GVHD: ThS. Vũ Hải Yến
amon hĩa thì dù cĩ giàu hữu cơ đến đâu cũng đều vơ hiệu với cây trồng và càng gây độc hại cho mơi sinh.
Sau quá quá trình vận hành mơ hình, cây và cát được đem ra phân tích chỉ tiêu Nitơ, để xác định lượng Nitơ tích lũy trong cây và đất sau thời gian thí nghiệm
• Sự tích lũy Nitơ được cát giữ lại
Bảng 4.40Hàm lượng N tích lũy trong vật liệu.
Hàm lượng N đầu vào vật liệu (mg) Hàm lượng N đầu ra vật liệu (mg) Lượng tích lũy (mg)
Nồng độ (mg/kg) Khối lượng (kg) Tải lượng (mg) Nồng độ (mg/kg) Khối lượng (kg) Tải lượng (mg) 0.0005 171 0.0855 126 171 21546 21546
• Sự tích lũy Nitơ trong các thành phần của cây
Lấy 5 cây đem đi phân tích chỉ tiêu nitơ đại diện cho mơ hình thí nghiệm. Cách lấy mẫu được thực hiện theo hình vẽ
Hình 4.47 Cách lẫy mẫu cây để phân tích chỉ tiêu nitơ
Bảng 4.41Sinh khối và độ ẩm trong từng thành phần của cây Thành phần cây M tươi (g) M khơ (g) M tươi của Thành phần cây M tươi (g) M khơ (g) M tươi của
cây (g)
M khơ của
cây (g) Độ ẩm %
SVTH: Ngơ Duy Thi 117 MSSV: 0951080085 GVHD: ThS. Vũ Hải Yến 1 Thân 37.40 13.49 Lá 8.3 2.76 Cây 2 Rễ 9.07 2.46 46.93 15.19 68 Thân 28.28 8.63 Lá 9.58 4.1 Cây 3 Rễ 8.36 5.34 50.21 18.53 63 Thân 35.51 10.85 Lá 6.34 2.34 Cây 4 Rễ 4.35 2.34 29.68 11.04 63 Thân 21.87 6.83 Lá 3.46 1.87 Cây 5 Rễ 8.72 2.76 43.6 14.22 67 Thân 28.45 9.45 Lá 6.43 2.01
Sau khi sấy khơ các mẫu thành phần cây, được đem đi trộn, cân lại khối lượng và xay nhỏ ra. Lấy 1g để đem đi phân tích chỉ tiêu nitơ.
Bảng 4.42Hàm lượng N tích lũy trong thực vật
SVTH: Ngơ Duy Thi 118 MSSV: 0951080085 GVHD: ThS. Vũ Hải Yến Cây Rễ 3.408 Thân 3.266 Lá 1.633
Hình 4.48Hàm lượng nitơ tích lũy trong từng thành phần của cây
Nhận xét:
Biểu đồ cho thấy lượng N tích lũy ở rễ là (41,03%), sau đĩ đến thân (39,32%) và lá (19.65%). Qua kết quả cho thấy hàm lượng nitơ tích lũy trong rễ và thân tương đồng nhau.
Trong mơ hình cĩ khoảng 115 cây nên tải lượng nitơ tích lũy trong thành phần thực vật được trình bày trong bảng sau:
Bảng 4.43 Tải lượng nitơ tích lũy trong thực vật (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Thành phần cây Khối lượng khơ trung bình(g)
Tải lượng nitơ tích lũy (mg)
41.03% 39.32%
19.65%
Hàm lượng nitơ tích lũy trong các thành phần
của cây
Rễ
Thân Lá
SVTH: Ngơ Duy Thi 119 MSSV: 0951080085 GVHD: ThS. Vũ Hải Yến Cây Rễ 3.008 102.5 466.4 Thân 9.85 321.7 Lá 2.616 42.7 115 cây 53636
Hàm lượng N tích lũy trong vật liệu và thực vật sau khi vận hành mơ hình
Bảng 4.44 Hàm lượng N tích lũy trong mơ hình
Hàm lượng N vào mơ hình (mg)
Hàm lượng N tích lũy trong (mg) Hàm lượng N mất đi (mg) Vật liệu Thực vật
297360 21546 53636 222178
Hình 4.49Cân bằng nitrogen trong mơ hình
Nhận xét: 7% 18% 75% Cân bằng Nitrogen Vật liệu Thực vật Bay hơi
SVTH: Ngơ Duy Thi 120 MSSV: 0951080085 GVHD: ThS. Vũ Hải Yến
Qua kết quả cho thấy 297360 mg tải tượng Nitơ đã được xử lý, cây tích lũy 53636 mg, vật liệu tích lũy 21546 mg. Phần cịn lại 222178 mg phần này đã chuyển hĩa thành NH3-N bay hơi vào khơng khí.
Thảo luận chung về kết quả Xử lý chất hữu cơ
Chất hữu cơ trong nước thải được đại diện chủ yếu bởi BOD và phần lớn COD. Kết quả xử lý nước thải chăn nuơi heo sau biogas trong nghiên cứu này cho thấy hiệu quả xử lý BOD là gần như tương đương nhau trong cả hệ thống khơng trồng cây và cĩ trồng cây
Vai trị của cây trồng trong hệ thống là thơng qua bộ rễ, gồm sự hấp thụ, tạo chỗ để gia tăng số lượng vi sinh vật ở bộ rễ và mang oxy từ mơi trường vào khu vực quanh bộ rễ. vì vậy kết quả xử lý chất hữu cơ trong hệ thống đất ngập nước kiến tạo khơng trồng cây và cĩ trồng cây khơng cĩ sự khác biệt lớn cho thấy vai trị của cây trồng đối với việc xử lý chất hữu cơ dường như khơng lớn, chủ yếu là do vi sinh vật.
Xử lý nitrogen và phosphor
Khác với kết quả xử lý chất hữu cơ, kết quả xử nitrogen và phosphor cho thấy cĩ sự đĩng hĩp rõ rệt của cây trồng trong hệ thống. Hàm lượng của TN, NH4-N và đặc biệt là phosphor ở đầu ra của hệ thống trồng cây luơn luơn thấp hơn hệ thống khơng trồng cây. Điều này nĩi lên rằng sự hấp thu của cây đối với các muối dinh dưỡng đã tạo ra sự khác biệt này. Tuy nhiên, cũng cần phải nĩi rằng việc xử lý nitrogen và phosphor trong hệ thống luơn được thực hiện bởi một tập tợp nhiều cấu phần, trong đĩ thực vật thủy sinh cĩ vai trị rõ rệt.
Vai trị của cây trồng cịn được thể hiện ở sự tăng mạnh của hàm lượng nitrat ở đầu ra của hệ thống cĩ trồng cây, biểu hiện cho sự hiện diện của quá trình nitrat hĩa. Chắc chắn rằng khả năng mang oxy từ khơng khí vào trong mơ hình quanh rễ đã tăng
SVTH: Ngơ Duy Thi 121 MSSV: 0951080085 GVHD: ThS. Vũ Hải Yến
cường oxy cho quá trình oxy hĩa các hợp chất nitrogen hữu cơ để chuyển chúng sang dạng nitrat. Ngồi ra khả năng tăng chổ cư trú, từ đĩ tăng số lượng của vi khuẩn nitrat hĩa của bộ rễ dung đã gĩp phần đáng kể cho quá trình nitrat hĩa.
SVTH: Ngơ Duy Thi 122 MSSV: 0951080085 GVHD: ThS. Vũ Hải Yến
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
1 Kết luận
Đề tài nghiên cứu khả năng xử lý nước thải chăn nuơi sau biogas bằng phương pháp đất ngập nước kiến tạo đã đạt được các kết quả sau. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
• Với thời gian lưu nước 3 ngày
Mơ hình bão hịa trồng sậy BOD5 giảm 75.6%, COD giảm 77.2%, TSS giảm 90.6%, Nitơ tổng giảm 72.2%, Phosphor tổng giảm 67.2%.
Mơ hình khơng bão hịa trồng sậy BOD5 giảm 77.7%, COD giảm 80%, TSS giảm 90.1%, Nitơ tổng giảm 60.4%, Phosphor tổng giảm 57.3%.
• Với thời gian lưu nước 6 ngày
Mơ hình bão hịa trồng sậy BOD5 giảm 92.8%, COD giảm 91.9%, TSS giảm 92.6%, Nitơ tổng giảm 97.3%, Phosphor tổng giảm 75.9%.
Mơ hình khơng bão hịa trồng sậy BOD5 giảm 94.5%, COD giảm 93.2%, TSS giảm 92.1%, Nitơ tổng giảm 87.5%, Phosphor tổng giảm 68.2%.
• Các chỉ tiêu BOD5, COD, TSS đạt hiệu suất khá cao trên 70%, chỉ tiêu Nito tổng và phosphor cũng đạt kết quả khá khả quan. Qua nghiên cứu nhận thấy vai trị của cây trong xử lý Nito tổng và phosphor là rất lớn.
• Xác định được với thời gian lưu nước 6 ngày mơ hình bão hịa và khơng bão hịa các chỉ tiêu BOD5, COD, TSS Nitơ tổng đạt tiêu chuẩn QCVN 40:2011 loại A. Chỉ tiêu phosphor tổng giảm nhưng vẫn khá cao với tiêu chuẩn QCVN 40:2011/BTNMT
• Xác định được mơ hình bão hịa xử lý tốt Nitơ tổng và phosphor tổng hơn mơ hình khơng bão hịa.
• Xác định được khả năng xử lý của mơ hình dịng chảy đứng (trồng sậy) cao hơn mơ hình dịng chảy tự do (hồ lục bình)
SVTH: Ngơ Duy Thi 123 MSSV: 0951080085 GVHD: ThS. Vũ Hải Yến
• Vì vậy để xử lý tốt nước thải chăn nuơi sau biogas đạt tiêu chuẩn QCVN 40:2011 BTNMT thì chỉ cần lưu nước trong thời gian 6 ngày với mơ hình bão hịa trồng sậy
2 Kiến nghị
• Tiếp tục nghiên cứu khả năng xử lý phosphor tổng để nâng cao chất lượng nước đầu ra bằng các loại cây thủy sinh khác.
• Tiếp tục nghiên cứu khả năng xử lý của các cây thủy sinh khác trong việc xử lý nước thải khác.
SVTH: Ngơ Duy Thi 124 MSSV: 0951080085 GVHD: ThS. Vũ Hải Yến
A/ TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT
1. Lều Thọ Bách, “Hệ thống xử lý nước thải chi phí thấp”. Viện Khoa Học và Kỹ Thuật Mơi Trường, Đại Học Xây Dựng.
2. Nguyễn Thị Hồng, Phạm Khắc Liệu (2012). “Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải chăn nuơi lợn bằng hầm biogas quy mơ hộ gia đình ở Thừa Thiên Huế”.Tạp chí khoa học, Đại học Huế, tập 73, số 4, năm 2012.
3. Nguyễn Thị Thanh Huệ (2012). “Nghiên cứu và đánh giá hiệu quả xử lý nước thải
bằng thực vật thủy sinh”. Luận văn thạc sĩ ngành Khoa học mơi trường, trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên.
4. Lăng Ngọc Huỳnh (2000). Giáo trình vệ sinh mơi trường trong chăn nuơi. Tủ sách Trường Đại học Cần Thơ.
5. Dương Nguyên Khang (1999). “Kỹ thuật túi ủ phân làm chất đốt”. Tài liệu hướng dẫn thực hành. Khoa chăn nuơi thú y, Trường Đại Học Nơng Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh.
6. Dương Nguyên Khang (2004). “Bài giảng cơng nghệ xử lý chất thải”. Trường Đại Học Nơng Lâm Thành Phố Hồ Chí Minh.
7. Nguyễn Thị Loan. “Nghiên cứu sử dụng các hệ thống đất ngập nước nhân tạo để xử
lý nước thải”. Khoa Mơi trường, Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên, Đại học Quốc Gia Hà Nội.
8. Nguyễn Thị Như Ly(2007). “Khảo sát khả năng xử lý nước thải chăn nuơi heo bằng đất ngập nước tự nhiên”. Luận văn tốt nghiệp kĩ sư mơi trường, Đại học Kỹ Thuật Cơng Nghệ Tp.HCM.
9. Nguyễn Thị Hoa Lý (2005). “Một số vấn đề liên quan đến việc xử lý chất thải chăn
SVTH: Ngơ Duy Thi 125 MSSV: 0951080085 GVHD: ThS. Vũ Hải Yến
10. Vũ Đình Tơn, Lại Thị Cúc, Nguyễn Văn Duy (2008). “Đánh giá hiệu quả xử lý chất thải bằng bể biogas của một số trang trại chăn nuơi heo ở đồng bằng sơng Hồng. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Tạp chí Khoa học và Phát triển, tập VI, số 6 : 556-561.
11. Ngơ Thị Diễm Trang, Hans Brix (2012). “Hiệu suất xửlý nước thải sinh hoạt của
hệthống đất ngập nước kiến tạo nền cát vận hành với mức tải nạp thủy lực cao”.Tạp
chí Khoa học 2012:21b 161-171, Đại học Cần Thơ
12. Lê Anh Tuấn (2011). “Xác định khả năng thốt hơi nước của sậy bằng phương
pháp cân bằng nước ở khu đất ngập nước kiến tạo dịng chảy ngầm”, Tạp chí khoa học, p.86-92.
13. Lê Anh Tuấn (08/2007). “Xử lý nước thải các ao nuơi cá nước ngọt bằng đất ngập nước kiến tạo”, Hội thảo quản lý và xử lý ao nuơi thủy sản, sở TN & MT tỉnh An Giang.
B/ TÀI LIỆU TIẾNG ANH.
14. Prüfer Prof. Dr. Joachim Schrautzer, Prüfer Assoc. Prof. Ralph Otterpohl (2009). “Constructed wetlands: potential for their use in treatment of grey water in Kenya”. Environmental Management – Management natürlicher Resourcen
15. J. Vymzal (2008). “Constructed wetlands for wastewater Treatment: A Review”,
Proceeding of Taal 2007: The 12th World Lake Conference: 965-980 C/ TÀI LIỆU INTERNET
http://akvopedia.org/wiki/Vertical_Flow_Constructed_Wetland http://www.sswm.info/category/implementation-tools/wastewater- treatment/hardware/semi-centralised-wastewater-treatments/h http://www.sswm.info/category/implementation-tools/wastewater- treatment/hardware/semi-centralised-wastewater-treatments/f
SVTH: Ngơ Duy Thi 126 MSSV: 0951080085 GVHD: ThS. Vũ Hải Yến
SVTH: Ngơ Duy Thi i MSSV: 0951080085 GVHD: Ths. Vũ Hải yến
LỜI CAM ĐOAN
Em xin cam đoan rằng đây là cơng trình nghiên cứu của em, cĩ sự hỗ trợ của giáo viên hướng dẫn ThS. Vũ Hải Yến. Các nội dung nghiên cứu và kết quả trong đề tài này là trung thực. Những số liệu trong các bảng biểu phục vụ cho việc phân tích, nhận xét, đánh giá được chính em thu thập từ các nguồn khác nhau cĩ ghi trong phần tài liệu tham khảo. Ngồi ra, đề tài cịn sử dụng một số nhận xét, đánh giá cũng như số liệu của các tác giả, cơ quan tổ chức khác và cũng được thể hiện trong phần tài liệu tham khảo.
Nếu phát hiện cĩ bất kỳ sự gian lận nào em xin hồn tồn chịu trách nhiệm trước Hội đồng, cũng như kết quả luận văn của mình.
TP. Hồ Chí Minh, ngày 17 tháng 07 năm 2013 Sinh viện thực hiện
SVTH: Ngơ Duy Thi ii MSSV: 0951080085 GVHD: Ths. Vũ Hải yến
LỜI CẢM ƠN
Để hồn thành được Đồ án tốt nghiệp này, em xin bày tỏ lịng biết ơn chân thành đến:
Ban giám hiệu trường Đại Học Kỹ Thuật Cơng Nghệ Tp. HCM, các quý Thầy Cơ, đặc biệt là Thầy Cơ khoa Mơi Trường và Cơng Nghệ Sinh Học đã tận tình giảng dạy, giúp em cĩ được kiến thức trong những năm Đại học.
Cơ hướng dẫn: ThS. Vũ Hải Yến đã luơn tận tình hướng dẫn, cung cấp tài liệu, động viên em trong suốt thời gian học tập vànhất là trong thời gian thực hiện Đồ án tốt nghiệp..
Thầy TS. Phan Văn Minh cùng tồn thể anh chị trại Thực Nghiệm trường Đại học Nơng Lâm tạo điều kiện và hết lịng giúp đỡ em trong quá trình thực hiện Đồ án
Mặc dù đã nổ lực hết mình nhưng do khả năng, kiến thức và thời gian cĩ hạn nên em khơng tránh khỏi những sai sĩt. Kính mong q Thầy Cơ tận tình chỉ dẫn để em rút kinh nghiệm và tự tin hơn khi ra trường
TP . Hồ Chí Minh, ngày 17 tháng 07 năm 2013 Sinh viện thực hiện
SVTH: Ngơ Duy Thi iii MSSV: 0951080085 GVHD: Ths. Vũ Hải yến
MỤC LỤC
TRANG Trang tựa
Lời cam đoan..............................................................................................................................i (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Lời cảm ơn................................................................................................................................ ii
Mục lục .................................................................................................................................... iii
Danh sách các chữ viết tắt ......................................................................................................vi
Danh sách các bảng ............................................................................................................... vii
Danh sách các hình và sơ đồ ...................................................................................................x
PHẦN MỞ ĐẦU ......................................................................................................................1
1. Tính cấp thiết của đề tài.................................................................................................1
2. Mục đích nghiên cứu .....................................................................................................2
3. Nội dung nghiên cứu......................................................................................................2
4. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ................................................................................3
5. Phương pháp nghiên cứu ...............................................................................................3
6. Ý nghĩa đề tài ..................................................................................................................3