1.4. CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC THẢI TRONG CHĂN NUÔI
1.4.4. Tình hình nghiên cứu về ứng dụng thực vật thủy sinh để xử lý nước thải chăn nuôi
a)Tình hình nghiên cứu trên thế giới về ứng dụng thực vật thủy sinh để
xử lý nước thải chăn nuôi
Cronk, J.K., (1996). Tổng quan về hệ thống đất ngập nước để xử lý nước thải từ nhà máy sữa và nước thải chăn nuôi heo. Dựa trên các tài liệu tham khảo cho thấy hệ thống ĐNN kiến tạo rất có tiềm năng và khả thi cho việc xử lý nước thải từ chăn nuôi bởi chi phí thấp và thân thiện với môi trường [3].
Stone và cộng sự (2002). Đánh giá hiệu quả sử lý nước thải từ chăn nuôi heo dựa trên các thiết kế khác nhau của hệ thống đất ngập nước kiến tạo (Constructed wetlands) sử dụng các loài thực vật thuộc chi Cỏ nến (Typha sp.).
Kết quả cho thấy, hệ thống ĐNN kiến tạo có hiệu quả xử lý nitơ (nitơ tổng và ammonia) cao khoảng 85%. Tuy nhiên, hệ thống không cho thấy hiệu quả đối với xử lý Phốt pho [54].
Poach và cộng sự (2004). Sử dụng hệ thống đất ngập nước – ao – đất ngập nước (Marsh – Pond – Marsh) để xử lý nước thải từ chăn nuôi heo ở 2 thời điểm khác nhau (mùa hè và mùa đông). Hệ thống vận hành có khả năng loại bỏ trung bình 35 – 51% TSS, 30 – 50% COD, 37 – 51% nitơ tổng và 13 – 26% phốtpho tổng. Kết quả của nghiên cứu cũng cho thấy hiệu quả xử lý COD và nitơ tổng trong mùa đông thấp hơn mùa hè [55], [56], [57].
Nghiên cứu của Jianbo và cộng sự (2007). Sử dụng Lục bình để xử lý nước thải từ chăn nuôi vịt. Kết quả cho thấy nước thải sau xử lý đã loại bỏ đáng
kể các chỉ tiêu COD, TN, TP, DO và độ trong của nước. Bên cạnh đó, sinh khối lục bình được sử dụng làm thức ăn cho vịt làm tăng khả năng sử dụng thức ăn và cải thiện tỷ lệ đẻ trứng [58].
Chien et al. (2015). Sử dụng Lục bình để xử lý nước thải nuôi heo.
Nghiên cứu cho thấy hệ sinh thái TVTS đóng vai trò quan trọng trong quá trình xử lý nước thải và nước thải sau xử lý đủ điều kiện để phục vụ cho việc tưới tiêu [27].
Sarmento và cộng sự (2012). Thử nghiệm Cyperus sp. (Thủy trúc) để loại bỏ các chất ô nhiễm từ nước thải chăn nuôi lợn. Thí nghiệm được tiến hành với mô hình đất ngập nước dòng chảy đứng có và không trồng cây, hoạt động với thời gian lưu thủy lực (HRT) trong 72 giờ. Kết quả thu được, hàm lượng các chất ô nhiễm trong nước thải sau xử lý là nitơ Kjeldahl, tổng phốtpho, độ kiềm và độ dẫn điện, đều giảm với hiệu suất 37.5 và 28.5%, 55.9 và 44.4%, 30.2 và 25.6 và 26.1% và 22.9% (đối với nghiệm thức trồng và không trồng cây tương ứng). Kết quả cho thấy hệ thống thực vật trong đất ngập nước có vai trò quan trọng để loại bỏ chất dinh dưỡng [59].
b) Tình hình nghiên cứu trong nước về ứng dụng thực vật thủy sinh để
xử lý nước thải chăn nuôi
Các nghiên cứu sử dụng thực vật thủy sinh (TVTS) để xử lý nước thải ở Việt Nam gần đây đang được phát triển. Các đối tượng TVTS khá đa dạng từ thực vật sống chìm, thực vật sống nổi và thực vật sống trôi nổi [60]. TVTS được nghiên cứu ứng dụng khá đa dạng để xử lý nước thải sinh hoạt [1], [52], nước thải nuôi trồng thủy sản [20], [61], nước thải nhà máy sản xuất tinh bột Khoai mỳ [62] …v.v. Về nước thải trong hoạt động chăn nuôi trong những năm gần đây đang được chú trọng nghiên cứu.
Đặng Xuyến Như và cộng sự (2001). Đã ứng dụng Bèo tây và Rau muống để xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau tháp UASB. Cũng Đặng Xuyến Như và cộng sự (2005) đã nghiên cứu xử lý nước thải nuôi lợn bằng tháp UASB và máng TVTS cho thấy nước thải sau xử lý COD giảm 80%, TSS < 80 mg/l, N- NH4 giảm 70%, N-NO3< 15mg/l, PO43- giảm 58-65% [63].
Lê Việt Hoàng và cộng sự (2004). Thí nghiệm xử lý nước thải sau biogas và xử lý trực tiếp từ chuồng lợn bằng Bèo tây [64]. Kết quả cho thấy, nước thải sau xử lý đạt tiêu chuẩn loại A (tiêu chuẩn Việt Nam 5945-1995); sinh khối Lục bình có thể sản xuất 470-488 tấn/ha/năm đối với nước thải trực tiếp từ chuồng heo và 627 tấn/ha/năm đối với nước thải sau hầm biogas (tính trên trọng lượng tươi).
Vũ Thị Nguyệt và cộng sự (2014). Sử dụng Bèo tây (Eichhornia crassipes) để xử lý nitơ và phốt pho trong nước thải chăn nuôi heo sau biogas ở quy mô pilot với các mức tải lượng khác nhau. Hệ thống pilot cho thấy khả năng loại bỏ tổng nitơ và phốt pho khá cao và vận hành hệ thống đơn giản cho thấy tiềm năng của việc ứng dụng Bèo tây để xử lý nước thải chăn nuôi heo trong thực tế [60]. Ở quy mô nông hộ, công bố của Lưu Hữu Manh và cộng sự (2009) cho thấy, phương pháp xử lý bằng túi biogas – ao cá và ao Lục bình có hiệu quả xử lý tốt chất thải chăn nuôi heo, đáp ứng được tiêu chuẩn chất lượng chất thải hiện hành.
Nghiên cứu của Trần Thị Kim Thúy và cộng sự (2016) nhằm đánh giá chất lượng nước thải từ các trang trại nuôi bò bằng Lục bình và ruộng Cỏ mồm cho kết quả rất khả quan [65]. Nước thải từ nuôi bò sau xử lý từ 2 loại thực vật thủy sinh này đều đạt tiêu chuẩn nước thải loại A theo tiêu chuẩn nước thải công nghiệp QCVN24:2009/BTNMT. Cả 2 loài thực vật này đều cho thấy hiệu quả xử lý cao đối với chỉ tiêu EC, N-NH3 và phốt pho. Xử lý nước thải trang trại nuôi bò bằng ruộng Cỏ mồm là thích hợp vì sinh khối có thể tận dụng làm thức ăn cho bò.
Hồ Thị Bích Liên và cộng sự (2016). Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải sau biogas từ trang trại nuôi heo tại Tân Uyên, Bình Dương với lưu lượng nước 1m3/ngày sử dụng các loại thực vật thủy sinh là cỏ Vetiver, Thủy trúc và Phát tài [47]. Kết quả sau 1 tháng vận hành, hệ thống ĐNN kiến tạo có khả năng xử lý nước ô nhiễm với hiệu suất cao đáp ứng QCVN40:2011/BTNMT (cột A).
Hệ thống ĐNN kiến tạo được xem là 1 giải pháp đầy khả thi cho việc cải thiện chất lượng nước sau biogas.
Về xác định độ dẫn thủy lực và tải trọng thủy lực tối ưu cho xử lý bằng bãi lọc ngầm, Dư Ngọc Thanh và cộng sự (2013) cho thấy độ dẫn thủy lực phụ thuộc vào loại vật liệu lọc. Các hạt càng nhỏ, có độ nhám lớn thì độ dẫn thủy lực càng nhỏ và ngược lại [24]. Kết quả nghiên cứu cũng cho thấy sự kết hợp giữa các vật liệu sỏi to + đá nhỏ + nền có khả năng xử lý chất thải tốt nhất và tải trọng tối ưu là 40 lít/ngày.
Tuy kết quả các nghiên cứu mới chỉ là bước đầu nhưng cũng đã mở ra những triển vọng khá khả quan để ứng dụng các TVTS xử lý nước thải chăn nuôi trong thực tế.