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.
• 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 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
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.
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 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
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 quý 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
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 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
7. Cấu trúc luận văn............................................................................................................4
CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN NGÀNH CHĂN NUƠI.........................................................5
1.1. Sơ lược ngành chăn nuơi heo ....................................................................................5
1.1.1. Vai trị ..................................................................................................................5
1.1.2 Vị trí ......................................................................................................................5
1.2 Đặc điểm nước thải chăn nuơi heo .............................................................................6
1.2.1 Thành phần của chất thải chăn nuơi heo. .........................................................6
1.2.1.1 Chất thải rắn .............................................................................................6
1.2.1.2 Nước thải chăn nuơi .................................................................................8
SVTH: Ngơ Duy Thi iv MSSV: 0951080085 GVHD: Ths. Vũ Hải yến
1.3 Ơ nhiễm mơi trường do chất thải chăn nuơi ...........................................................11
1.3.1 Ơ nhiễm khơng khí ...........................................................................................11
1.3.2 Mơi trường nước ...............................................................................................13
1.3.3 Mơi trường đất ..................................................................................................... 14
1.4 Các phương pháp xử lý nước thải chăn nuơi................................................................. 15
1.4.1 Phương pháp xử lý cơ học ................................................................................... 15
1.4.2 Phương pháp hĩa lý ............................................................................................. 16
1.4.3 Phương pháp sinh học .......................................................................................... 16
1.4.3.1 Xử lý sinh học hiếu khí trong điều kiện tự nhiên....................................... 16
1.4.3.2 Sử dụng thủy sinh thực vật để xử lý .......................................................... 17
1.4.3.3 Xử lý sinh học hiếu khí trong điều kiện nhân tạo ...................................... 18
1.5 Một số quy trình xử lý phân và nước thải chăn nuơi..................................................... 18
1.5.1 Đối với quy mơ hộ gia đình ................................................................................. 19
1.5.2 Đối với cơ sở chăn nuơi thương phẩm quy mơ nhỏ............................................. 19
1.5.3 Đối với cơ sở chăn nuơi thương phẩm quy mơ vừa và lớn .................................. 19
CHƯƠNG 2: TỔNG QUAN ĐẤT NGẬP NƯỚC VÀ THỰC VẬT ĐẤT NGẬP NƯỚC ..... 21
2.1 Đất ngập nước (wetland) ............................................................................................... 21
2.1.1 Khái niệm ............................................................................................................ 21
2.1.2 Các chức năng của đất ngập nước ........................................................................ 22
2.1.2.1 Chức năng sinh thái của đất ngập nước ..................................................... 22 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
2.1.2.2 Chức năng kinh tế ..................................................................................... 23
2.1.3 Đất ngập nước nhân tạo....................................................................................... 24
2.1.3.1 Cấu tạo hệ thống đất ngập nước kiến tạo ................................................... 25
2.1.3.2 So sánh quá trình xử lý nước thải bằng ĐNN tự nhiên và nhân tạo .......... 29
2.1.3.3 Thực vật. .................................................................................................... 31
2.1.3.4 Hệ vi sinh vật ............................................................................................. 45
2.1.3.5 Cơ chế loại bỏ chất ơ nhiễm ở ĐNN nhân tạo ........................................... 45
2.1.3.6 Các quá trình xử lý chất ơ nhiễm trong ĐNN nhân tạo ............................. 47
SVTH: Ngơ Duy Thi v MSSV: 0951080085 GVHD: Ths. Vũ Hải yến
2.1.4 Các cơng trình nghiên cứu trong và ngồi nước .................................................. 52
CHƯƠNG 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU........................................... 58
3.1 Thời gian và địa điểm nghiên cứu ................................................................................. 58
3.2 Vật liệu, đối tượng, thiết bị và dụng cụ trong nghiên cứu. ............................................ 58
3.2.1 Mơ hình đất ngập nước ........................................................................................ 60
3.2.2 Thành phần nước thải chăn nuơi sau biogas ........................................................ 62
3.3 Phương pháp thực hiện .................................................................................................. 63
3.3.1Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải chăn nuơi sau biogas của cây thủy sinh trên mơ hình đất ngập nước kiến tạo ................................................................................................ 63
3.3.1.1 So sánh hiệu quả xử lý nước thải chăn nuơi sau biogas của mơ hình đất ngập nước kiến tạo dịng chảy ngầm bảo hịa và khơng bảo hịa với thời gian lưu nước 3 ngày, lưu lượng là 0,105 (m/ngày) ..................................................................................................... 64
3.3.1.2 So sánh hiệu quả xử lý nước thải chăn nuơi sau biogas của mơ hình đất ngập nước kiến tạo dịng chảy ngầm bảo hịa và khơng bảo hịa với thời gian lưu nước 6 ngày, lưu lượng là 0,053 (m/ngày) ..................................................................................................... 64
3.3.1.4 Cách lấy mẫu.............................................................................................. 66
3.3.2 Nghiên cứu khả năng sử dụng nước thải chăn nuơi sau biogas làm nguồndinh dưỡng của cây sậy ..................................................................................................................... 66
3.4 Các phương pháp dùng trong nghiên cứu ..........................................................................
CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN............................................................................ 68
4.1 Các chỉ tiêu lý, hĩa, sinh học của nước đầu ra ............................................................... 70
4.1.1 Mơ hình bão hịa................................................................................................... 70
4.1.1.1 Biến đổi BOD5 của các nghiệm thức ........................................................... 70
4.1.1.2 Biến đổi COD của các nghiệm thức........................................................... 72
4.1.1.3 Biến đổi TSS của các nghiệm thức ............................................................ 74
4.1.1.4 Biến đổi Nitrogen : Tổng nitrogen Kieldal, Nitrat (NO3-N), NH4+ của các nghiệm thức............................................................................................................................... 76
4.1.1.4 Biến đổi Phosphor tổng của các nghiệm thức ............................................ 80 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
SVTH: Ngơ Duy Thi vi MSSV: 0951080085 GVHD: Ths. Vũ Hải yến
4.1.2.1 Biến đổi BOD5 của các nghiệm thức ......................................................... 82
4.1.2.2 Biến đổi COD của các nghiệm thức........................................................... 84
4.1.2.3 Biến đổi Nitrogen : Tổng nitrogen Kieldal, Nitrat (NO3-N), NH4+của các nghiệm thức............................................................................................................................... 86
4.1.2.4 Biến đổi TSS của các nghiệm thức ............................................................ 90
4.1.2.4 Biến đổi Phosphor tổng của các nghiệm thức ............................................ 92
4.1.3 Mơ hình lục bình .................................................................................................. 94
4.1.3.1 Biến đổi BOD5 của các nghiệm thức ......................................................... 94
4.1.3.2 Biến đổi COD của các nghiệm thức........................................................... 96
4.1.3.3 Biến đổi Nitrogen : Tổng nitrogen Kieldal, Nitrat (NO3-N), NH4+của các nghiệm thức............................................................................................................................... 97
4.1.3.4 Biến đổi TSS của các nghiệm thức .......................................................... 103
4.1.3.5 Biến đổi Photphor tổng của các nghiệm thức .......................................... 105
4.1.4 Tổng hiệu quả xử lý các chất ơ nhiễm trong hệ thống ....................................... 107
4.1.5 Khả năng đáp ứng các quy chuẩn mơi trường Việt nam của hệ thống được nghiên cứu đối với nước thải chăn nuơi.............................................................................................. 111
4.1.6 Chỉ tiêu tăng trưởng chiều cao của cây .............................................................. 112
4.1.7 Chỉ tiêu tốc độ phát triển lá ................................................................................ 114
4.1.8 Khảo sát khả năng sử dụng nước thải chăn nuơi heo sau biogas như một nguồn dinh dưỡng cho thực vật ......................................................................................................... 115
4.1.8.1 Tải lượng Nitrogen (mg/L) vào mơ hình ................................................. 116
4.1.8.2 Sự tích lũy nitrogen trong cát và sự phân bố nitrogen trong rễ, thân, lá của cây .............................................................................................................................. 116
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................................ 122
1. Kết luận .......................................................................................................................... 122
2. Kiến nghị ........................................................................................................................ 123
SVTH: Ngơ Duy Thi vii MSSV: 0951080085 GVHD: Ths. Vũ Hải yến
DANH SÁCH CÁC CHỮ VIẾT TẮT
BOD (Biochemical O xygen Demand) : Nhu cầu oxy sinh hĩa. COD (Chemical Oxygen Demand) : Nhu cầu oxy hĩa học. TSS (Total Supsrenseon Solid) : Tổng chất rằn lơ lửng. QCVN : Quy chuẩn Việt Nam
MH : Mơ hình
N-tổng : Nitơ tổng
P-tổng : Phosphor tổng
BH : Bão hịa
SVTH: Ngơ Duy Thi viii MSSV: 0951080085 GVHD: Ths. Vũ Hải yến (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
DANH SÁCH CÁC BẢNG
Trang
Bảng 1.1 Lượng phân thải ra trung bình của gia súc trong ngày................................................ 7
Bảng 1.2 Thành phần hố học các loại phân gia súc, gia cầm (%) ............................................ 7
Bảng 1.3 Tính chất nước thải chăn nuôi heo ............................................................................ 9
Bảng 1.4Ảnh hưởng của NH3 lên người và heo..................................................................... 11
Bảng 1.5Tác hại của amoniac đến sức khoẻ và năng suất của gia súc, gia cầm ...................... 12
Bảng 1.6 Triệu chứng quan sát được ở cơng nhân khi cĩ khí độc chăn nuơi........................... 13
Bảng 2.1 Bảng so sánh giữa FWS và SSF................................................................................ 28
Bảng 2.2 Các loài cỏ Vetiver .................................................................................................. 41
Bảng 3.1Chất lượng nước thải chăn nuơi sau biogas ở đầu vào trước khi xử lý..................... 62