3.1 Thờigian và địa điểm nghiên cứu 3.1.1 Thờigian thực hiện
Đề tàiđược thực hiện từ tháng 12 năm 2011 đến tháng 5 năm 2012.
3.1.2 Địa điểm nghiên cứu
Thí nghiệm thăm dò nồng độ NO3- trong nước thải đầu ra của túi ủ biogas theo thờigian được bố trítạikhoa MôiTrường & TNTN và nhà chú Lê Văn Năm thuộc ấp Mỹ Phụng,xã Mỹ Khánh,huyện Phong Điền,TP – Cần Thơ.
Thínghiệm thăm dò khả năng hấp phụ đạm,lân của than đước vớicác thể tích nước thải biogas khác nhau được bố trí tại khoa Môi Trường và Tài Nguyên Thiên Nhiên.
Thí nghiệm xác định khả năng hấp phụ đạm, lân của than đước trong nước thảibiogas được bố trítạinhà bác Lê Hoàng Thanh thuộc ấp Mỹ Thuận,xã Mỹ Khánh,huyện Phong Điền,TP – Cần Thơ.
Khảo sáthiệu quả của than đước sau khihấp phụ đạm,lân trong nước thải biogas trên rau cải xanh tại nhà chú Lê Văn Năm ấp Mỹ Phụng, xã Mỹ Khánh,huyện Phong Điền,TP – Cần Thơ.
3.2 Phương tiện nghiên cứu 3.2.1 Dụng cụ
Máy đo pH,EC,nhiệtkế.
Tủ sấy,máy autoclave.
Chậu sành loại15 lít,vảitrắng.
Chainhựa loại1 lítvà can nhựa loại30 lít.
Dụng cụ phân tích: ống đong, ống nghiệm, bình định mức, bình tam giác,….
Thùng mốp trữ mẫu 3.2.2 Hóa chất
Các hóa chất dùng trong phân tích các chỉ tiêu như: : Tổng đạm, tổng lân (TP),P-PO43-,N-NO3-,N-NH4+.
3.3 Phương pháp nghiên cứu
3.3.1 Phương pháp bố tríthínghiệm Nghiên cứu được thực hiện với4 thínghiệm:
Thí nghiệm 1: Khảo sát nồng độ NO3- tạo ra trong nước thải biogas theo thờigian.
Bố trílần 1:không có sục khí
Đào hố đất dài 1m, ngang 0.7m và sâu 0.5m. Sau khi vệ sinh chuồng nước thải được thu gom vào trong hố, hố được lót và che chắn bằng nylon. Nước thải được thu mẫu phân tích nồng độ NO3- ngay khi thu gom xong và sau đó thu theo chu kỳ 2 ngày/lần.
Hình 3.1:Trữ tự nhiên không có sục khí
Bố trílần 2:Trữ có sục khí
Nước thảisau khidộichuồng sẽ được thu vào xô nhựa lớn (144 L) khoảng 120L nước thải, sau đó sử dụng máy sục khí liên tục duy trì môi trường hiếu khí để vi sinh vật nitrathóa có thể hoạtđộng tốt.Chu kỳ thu mẫu 2 ngày/lần.
Hình 3.2:Trữ có sục khí
Bố trílần 3:Trữ sục khívớibùn hoạttính
Nước thải sau khi qua túi ủ biogas được thu gom khoảng 120 lít cho vào thùng nhựa 144 lít,sau đó cho 10 lítbùn hoạttính vào và sục khíliên tục trong vòng 10 ngày để duy trì môi trường hiếu khí.Nước thảiđược thu về phân tích sau khithu gom xong,và sau đó thu theo chu kỳ 2 ngày/lần.
Hình 3.3:sục khí+ bùn hoạttính
Thí nghiệm 2: Xác định thể tích nước thải biogas để than đước hấp phụ đạm,lân tốtnhất
Dựa vào kết quả của thí nghiệm 1 ta xác định đuợc thời gian để nồng độ NO3-thích hợp để bố tríthínghiệm 2
Chuẩn bịvậtliệu:Than đước được mua từ lò nung sau đó cho vào bao có 2 lớp,lớp nylon ở bên trong và lớp bao bên ngoàiđể tránh sự hútẩm của than, than đước được chuyển qua Phòng TN Máy & TB Chế Biến Lương Thực-Thực Phẩm-Bộ môn KĩThuậtCơ Khí,khoa Công Nghệ,trường ĐạiHọc Cần Thơ và nghiền vớid < 2mm.
Hình 3.4:Chuẩn bịvậtliệu
Cách bố trí:Thínghiệm được bố tríngẫu nhiên,với4 nghiệm thức,mỗi nghiệm thức được lặp lại3 lần.
Nghiệm thức 1:300g than đước + 3L nước thải.
Nghiệm thức 2:300g than đước + 6L nước thải.
Nghiệm thức 3:300g than đước + 9L nước thải.
Nghiệm thức 4:300g than đước+ 12L nước thải.
Cách tiến hành:Nước thảibiogas sau 2 ngày sục khívớibùn hoạttính sẽ được cho vào bọc nylon đặttrong mỗichậu vớicác thể tích 3L,6L,9L và 12L nước thải biogas. Dùng 300g than đước đã chuẩn bị sẵn, bọc lại bằng túi vải trắng dày (sợikhông thấm)để giảm bụithan bịvỡ ra trong quá trình tiếp xúc với nước thảisau đó cho than vào trong mỗichậu ngâm trong thờigian 15 phút.Kết thúc thínghiệm,nước thảibiogas được phân tích nồng độ đạm,lân trước và sau quá trình hấp phụ từ đó xác định hiệu suấtvà khả năng hấp phụ của than đước đốivớitừng thể tích nước thải.
Hình 3.5:Bố tríthínghiệm
Thí nghiệm 3: Xác định khả năng hấp phụ đạm, lân của 74kg than đước vớid < 2mm trong 1480 lítnước thảisau túiủ biogas
Dựa vào kếtquả thínghiệm 2 xác định được 6 lítnuớc thảiđể 300g than đước hấp phụ đạm, lân tốt nhất trong thời gian 15 phút. Tính được hàm lượng đạm mà than hấp phụ trong 1g.Từ đó xác định 74kg than đước và 1480 lítnước thảiđể bố tríthínghiệm 3.
Chuẩn bịvậtliệu:Than đước dùng bố tríthínghiệm vớikích cỡ < 2mm, Nước thảisau túiủ biogas được dùng bố tríthínghiệm.
Cách bố trí:
Hình 3.6:Sơ đồ bố tríthínghiệm
Cách tiến hành: Dùng túi nylon thu gom hết nước thải đầu ra của túi ủ biogas sau 2 ngày dộichuồng,lường 1480 lítnước thảiqua mộttúikhác,cho vào 74 kg than đước vào bằng cách dùng thùng trộn đều than vớinước thảikhithan thấm nước hoàn toàn thìcho vào túingâm trong 24 giờ.Nước thảibiogas được phân tích nồng độ đạm, lân trước và sau quá trình hấp phụ từ đó xác định khả năng,hiệu suấtcủa quá trình hấp phụ.
Hình 3.7 :Bố tríthínghiệm
Chuồng heo Túibiogas
Ao
Túichứa nước thải
Than + nước
thải
Thí nghiệm 4: Khảo sát sự tăng trưởng, sinh khối của rau cải xanh được trồng vớithan đước sau khihấp phụ
Chuẩn bịvậtliệu:
Hạtgiống rau cảixanh:Sử dụng giống cảixanh nhập khẩu từ Thái Lan do công ty TNHH TM ĐạiĐịa phân phối.Hạtgiống mua về cân 1g/0.8m2 cho vào bọc nylon.
Đấttrồng rau:Sử dụng đấttạivườn nhà chú Lê Văn Năm,chuẩn bịđấtkỹ tơixốp,nhặtsạch cỏ dại,phơiđấtkhoảng 1 tuần.
Cách bố trí:Thínghiệm được bố tríngẫu nhiên với5 nghiệm thức,3 lần lặp lại:
Nghiệm thức 1:Đốichứng không bón phân (ĐC).
Nghiệm thức 2:Bón phân vô cơ theo khuyến cáo (VC).
Nghiệm thức 3:Sử dụng than đước sau hấp phụ vớilượng đạm <
50% lượng đạm của nghiệm thức 2 (< 50%VC).
Nghiệm thức 4:Sử dụng than đước sau hấp phụ vớilượng đạm = lượng đạm của nghiệm thức 2 (=VC).
Nghiệm thức 5: Sử dụng than đước sau hấp phụ với lượng đạm
>50% lượng đạm của nghiệm thức 2 (> 50%VC).
Hình 3.8:Sơ đồ bố tríthínghiệm
Cách tiến hành:Quá trình hấp phụ kếtthúc,lượng than đước được phối trộn vớiđấttheo tỷ lệ như bảng 3.1 để thử nghiệm trên rau cảixanh.Để hạtđược gieo đều trộn 1g hạtvới100g cátđã qua sàng mịn để gieo.Mỗiluống được che bằng 2 lớp lướiđể tránh mưa làm trôihạtra khỏiluống và nhằm giữ ẩm cho hạt được lên đều hơn.Sau khinẩy mầm lướiđược che lên khoảng 1m để tránh mưa lớn làm tổn thương cây con.
=VC VC
ĐC
< 50
=VC
VC
> 50 VC
VC
< 50
>50
=VC
< 50
> 50 ĐC
ĐC
Bảng 3.1:Lượng than đước cần dùng sau quá trình hấp phụ
Lượng than trộn (kg/0.8m2) Tổng 2.4 m2
< 50 3.07 9.22
= VC 6.46 19.38
> 50 12.29 36.87
Tổng lượng than cần dùng 65.47
Hình 3.9:Bố tríthínghiệm trồng rau cảixanh
Tướinước:Mỗingày tưới2 lần vào buổisáng từ 8-10 giờ và chiều từ 14-16 giờ.Sử dụng nước sông để tưới,ngày đầu tưới8 lít/0.8m2,nhằm giữ ẩm cho đất.Từ ngày thứ 2 cố định 2 lít/0.8m2.Đốivớinghiệm thức than đước đã
hấp phụ đạm, lân trong nước thải biogas thì chỉ sử dụng nước sông để tưới 2 lần/ngày và không bón thêm phân vô cơ.
Bón phân:Chia làm 4 giaiđoạn để bón phân vô cơ Bảng 3.2:Lịch bón phân vô cơ
Lượng phân bón (g/0.8m2) Ngày sau khi
gieo
Cách bón
Urea NPK
10NSKG Tưới 0.8 1.6
15NSKG Tưới 1.6 2.4
20NSKG Tưới 1.6 2.4
25NSKG Tưới 1.6
Các chỉtiêu cần theo dõivà ghinhận:
Sự sinh trưởng của rau cảixanh:chiều cao của cây rau cảixanh.
Trọng lượng tươivà sinh khốikhô của rau cảixanh.
Phương pháp xác định trọng lượng tươivà sinh khốikhô của cảixanh.
Trọng lượng tươicủa cảixanh lúc mớithu hoạch ở mỗiluống:
Năng suấtlý thuyết:Cảithu hoạch ở giữa của mỗiluống khoảng 4 cm2, tiến hành loại bỏ đất bằng vòi nước nhẹ, để ráo nước. Kế đến, cân chính xác trọng lượng cảitươivớiđộ chính xác là 0.05g.
Năng suấtthực tế:Sau khithu hoạch hếtsố lượng cảiở mỗiluống,cần tiến hành loạibỏ đấtbằng vòinước nhẹ,để ráo nước.Đây là phần năng suấtcải thu được trên mỗiluống.
Sinh khốikhô của cảixanh:Cân trọng lượng tươicủa cảixanh,sau đó cho phần cảinày vào các túigiấy dầu và sấy ở nhiệtđộ 105oC trong vòng 12 giờ đầu tiên,sau đó cần làm nguộitrong bình hútẩm và cân lạitrọng lượng cảikhô sau khisấy.Kếtquả lần đo cuốicùng được ghinhận sau khitrọng lượng cảicó giá trị không thay đổi.Tùy thuộc vào lượng nước được trữ trong rau cảixanh mà thời gian sấy khô biến động từ 12 – 36 giờ.
3.3.2 Phương pháp thu và bảo quản mẫu Thu mẫu nước
Thu mẫu nước tạiđầu vào và đầu ra của quá trình hấp phụ than đước.
Cần tráng dụng cụ thu mẫu ítnhấtmộtlần nước tạiđiểm thu mẫu
Chaithu mẫu nước cần phảidán nhãn để phân biệtgiữa các lần thu mẫu (ghilại:ngày,giờ,số lần thu mẫu).
Mẫu sau khithu sẽ được giữ lạnh bằng nước đá (điều kiện khoảng 40C) nhằm hạn chế sự thay đổi thành phần của mẫu. Sau đó được vận chuyển về phòng thínghiệm Khoa Môitrường và Tàinguyên thiên nhiên để phân tích.
Thu mẫu đất
Xác định diện tích đấttrồng rau cảixanh tạivườn nhà chú Lê Văn Năm và tiến hành thu mẫu đấtở 5 vịtríkhác nhau (tương đương với5 vịtrítrong hình 3.10).Đấttầng mặt(0 – 20cm)sau khiđược thu về trộn đều lạiđể khô tự nhiên trong điều kiện phòng thínghiệm,nhặtsạch rác hữu cơ sau đó nghiền đấtra bằng cối,qua rây có kích cỡ 0,5mm để phân tích các chỉtiêu hóa học trong đấtnhư:
tổng đạm,tổng lân,pH,EC,chấthữu cơ.
Hình 3.10:vịtríthu mẫu đất 3.3.3 Phương pháp phân tích mẫu
Các chỉ tiêu phân tích: Tổng đạm, tổng lân (TP), P-PO43-, N-NO3-, N- NH4+,pH,nhiệtđộ,
Mẫu được phân tích theo phương pháp hiện hành phòng thí nghiệm, Khoa MôiTrường và TàiNguyên Thiên Nhiên,Trường ĐạiHọc Cần Thơ.
STT Chỉtiêu Phương pháp phân tích 1 Nhiệtđộ Đo bằng nhiệtkế
2 pH Đo bằng máy HANNA HI8424 3 N-NH4+ Phương pháp salycilate
4 N-NO3- Phương pháp salycilate
5 P-PO43- Phương pháp so màu Ascorbic acid 6 Tổng đạm Phương pháp Kjeldahlvà persulfate 7 TP Phương pháp công phá persulfate
3.3.4 Công thức tính hiệu suấthấp phụ
Hiệu suất hấp phụ = (Nồng độ nước thải không ngâm than – nồng độ nước thải có ngâm than)/nồng độ nước thải không ngâm than*100 (phải cùng điều kiện :thờigian ngâm,thể tích nước thải,nồng độ pha loãng…)
3.3.5 Phương pháp xử lý số liệu
Sau khikếtthúc thínghiệm số liệu được xử lý bằng phần mềm Microsoft Excelvà phân tích thống kê ANOVA vớiphần mềm SPSS 16.0.
CHƯƠNG 4