Đang tải... (xem toàn văn)
Đánh giá hiện trạng sử dụng nước cấp sinh hoạt và đề xuất cải thiện các giải pháp cấp nước cho người dân huyện Diễn Châu tỉnh Nghệ Anx Đánh giá hiện trạng sử dụng nước cấp sinh hoạt và đề xuất cải thiện các giải pháp cấp nước cho người dân huyện Diễn Châu tỉnh Nghệ Anx luận văn tốt nghiệp thạc sĩ
Đồ án xử lý nước thải GVHD: Ths Vũ Hải Yến CHƯƠNG 1: MỞ ĐẦU 1.1.Lý chọn đề tài Từ xưa đến nay, nước ta vốn nước nước nông nghiệp, khoảng 71,89% dân số sống nông thôn, sống người dân chủ yếu dựa vào trồng trọt chăn nuôi Trong năm gần đây, q trình thị hóa - đại hóa, nên diện tích đất canh tác dần bị thu hẹp, suất trồng khó có đột biến nhảy vọt, ngành chăn ni hướng phát triển kinh tế hộ đẩy mạnh năm tới; phát triển chăn ni giúp cho việc xóa đói giảm nghèo, tạo việc làm, tăng thu nhập cải thiện điều kiện sống cho người nông dân Tuy nhiên từ việc phát triển cao độ này, làm phát sinh vấn đề nan giải, thu hút quan tâm sâu sắc xã hội ô nhiễm môi trường Ở Việt Nam nói chung khu vực phía Nam nói riêng, khía cạnh mơi trường ngành chăn nuôi chưa quan tâm mức Trong q trình phát triển sản xuất chăn ni với qui mô ngày lớn nay, lượng chất thải sinh gây tác hại xấu đến môi trường Theo tính tốn V Klooster, 1996, lượng NH3 phát sinh từ chăn ni vào khí vào khoảng 45 × 1012 gT N/năm, nhiều từ nguồn khác Để sản xuất 1000 kg thịt heo đồng thời hàng ngày sản sinh 84 kg nước tiểu, 39 kg phân, 11 kg TS, 3,1 kg BOD 5, 0,24 NH4-N, chưa kể ô nhiễm từ nước tắm rửa chuồng Theo số liệu thống kê 01/10/2008, Việt Nam có gần 2,90 triệu trâu; 6,34 triệu bò; 26,701 triệu lợn; 247,320 triệu gia cầm; 1,48 triệu dê, cừu; 121 ngàn ngựa Với lượng gia súc ước tính chất thải rắn đàn vật nuôi nước ta khoảng 80-90 triệu tấn, chất thải lỏng ước tính vài chục tỷ m 3; chất thải khí khoảng vài trăm triệu Đây nguồn thải gây ô nhiễm nguồn nước khơng khí trở thành vấn đề quan tâm công chúng quan quản lý mơi trường Để giải tốn mơi trường, nhà quản lý môi giới Việt Nam ta thường áp dụng biện pháp kỹ thuật, đưa trang thiết bị SVTH: Nguyễn Hà Phương Ngân MSSV: 106108015 Trang Đồ án xử lý nước thải GVHD: Ths Vũ Hải Yến vào trình xử lý nhằm giữ lại chất ô nhiễm chuyển chúng từ dạng độc sang dạng không độc, thải môi trường Nhưng với giải pháp này, lại tạo sản phẩm vô chất độc hại, địi hỏi chi phí đầu tư, vận hành lớn mà sở sản xuất thực được, đặc biệt hộ kinh tế chăn nuôi nhỏ lẻ nơng thơn Việt Nam Trước tình hình đó, việc tìm phương pháp xử lý mà tốn sử dụng hoá chất vấn đề nhà nghiên cứu tìm hiểu Trước yêu cầu phương pháp phytoremediation sử dụng thực vật có khả hấp thụ chất nhiễm môi trường nước hay đất để xử lý, cải tạo mơi trường bị nhiễm tìm ngày ứng dụng rộng rãi toàn giới Việt Nam Phương pháp sử dụng thực vật xử lý chất ô nhiễm phương pháp đơn giản, vốn đầu tư thấp, không tạo sản phẩm vơ chất độc hại, thích hợp cho hộ chăn nuôi nhỏ lẻ vùng nơng thơn, vùng chưa có thiếu điện Hơn sử dụng thực vật mang lại vẻ đẹp mặt cảnh quanvà tạo nguồn lượng đáp ứng nhu cầu lượng thiếu thốn giới Vì sử dụng thực vật để xử lý nước thải chăn nuôi nhằm góp phần tìm giải pháp thích hợp cho công tác giảm thiểu ô nhiễm môi trường từ hệ thống sản xuất ngành chăn nuôi giải vấn đề lượng cho xã hội 1.2.Mục đích nghiên cứu Nghiên cứu khả xử lý nước thải chăn nuôi dầu mè (Jatropha curcas L.) mơ hình bãi lọc thực vật Nghiên cứu thực nhằm mục tiêu tìm thơng số: - Khả xử lý nước thải chăn ni mơ hình bãi lọc thực vật trồng dầu mè, thể qua việc khảo sát lượng nước tưới, nồng độ nước thải chăn ni thích hợp, thời gian lưu nước - Nghiên cứu khả sử dụng nước thải chăn nuôi nguồn dinh dưỡng thông qua khảo sát: phát triển chiều cao, tích lũy sinh khối dầu mè SVTH: Nguyễn Hà Phương Ngân MSSV: 106108015 Trang Đồ án xử lý nước thải GVHD: Ths Vũ Hải Yến 1.3.Nội dung nghiên cứu - Tìm hiểu thành phần, tính chất nước thải, đời sống khả phát triên dầu mè (Jatropha curcas L.), khả lọc nước đất đề tài nghiên cứu xử lý nước thải thực vật tương tự khác - Chuẩn bị mơ hình thí nghiệm: dựng mơ hình đo đạc thơng số vật lý, hóa học mơ hình; tạo điều kiện thích nghi cho dầu mè, đo đạc thông số đầu vào nước thải chăn nuôi - Vận hành mơ hình: Thí nghiệm 1: Nghiên cứu khả xử lý nước dầu mè thông qua khảo sát ngưỡng chịu đựng cây, lượng nước tưới, nồng độ thích hợp thời gian lưu nước tối ưu , kiểm tra qua: tốc độ bay nước bề mặt,các biểu môi trường nước thải, tiêu tăng trưởng, phát triển thực vật, tiêu COD, BOD5, SS, N, P Thí nghiệm 2: Nghiên cứu khả sử dụng nước thải chăn nuôi làm nguồn dinh dưỡng thông qua khảo sát tiêu tăng trưởng cây, phát triển chiều cao, tốc độ phát triển lá, tăng trưởng sinh khối cây, khả tích lũy đạm thể thành phần 1.4.Phương pháp nghiên cứu - Phương pháp nghiên cứu, thu thập tài liệu liên quan đến đề tài thành phần tính chất nước nước thải chăn ni, phương pháp xử lý nước thải thực vật - Phương pháp lấy mẫu - Phương pháp nghiên cứu mơ hình - Phương pháp phân tích để đánh giá khả xử lý nước thải chăn nuôi dầu mè thông qua biến thiên đầu vào đầu tiêu COD, BOD 5, SS, N, P SVTH: Nguyễn Hà Phương Ngân MSSV: 106108015 Trang Đồ án xử lý nước thải GVHD: Ths Vũ Hải Yến - Phương pháp quan sát, ghi hình, đo đạc thay đổi thực vật thích nghi với mơi trường nước thải, tiêu sinh trưởng chiều cao, số lượng lá… 1.5.Giới hạn đề tài Thực mơ hình đất ngập nước nhân tạo có dịng chảy bên Chỉ kiểm tra thông số BOD5, COD, tổng N,P SS Đề tài nghiên cứu thực phạm vi mô hình, chưa thực ngồi mơi trường Thực vật sử dụng dầu mè tháng tuổi, chưa khảo xác khả xử lý nước thực vật qua giai đoạn phát triển Chỉ khảo xác loại nước thải chăn nuôi 1.6.Thời gian địa điểm Thời gian: đồ án thực thời gian tháng từ ngày 01/4/2010 đến ngày 01/07/2010 Địa điểm: • Mơ hình đặt nhà 155/13 Cao Đạt Phường Quận • Các tiêu phân tích : phịng thí nghiệm khoa môi trường công nghệ sinh học trường đại học kỹ thuật cơng nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh 1.7.Ý nghĩa khoa học thực tiễn 1.7.1 Ý nghĩa khoa học Kết nghiên cứu xác đinh khả xử lý Jatropha môi trường nước thải chăn nuôi, thông số cần thiết để tính tốn bãi lọc thực vật hoàn thiện để xử lý nước thải chăn nuôi 1.7.2 Ý nghĩa thực tiễn SVTH: Nguyễn Hà Phương Ngân MSSV: 106108015 Trang Đồ án xử lý nước thải GVHD: Ths Vũ Hải Yến Ngăn ngừa nguy ô nhiễm nguồn nước ngầm, nước mặt từ ngành chăn ni, giúp ngành chăn ni ngày phát triển hơn.Ngồi bãi lọc thực vật tạo nguồn lợi lớn từ việc thu hoạch hạt Jaropha, tạo thêm việc làm cho người dân, cải tạo vi hậu xung quanh bãi lọc thực vật 1.8.Tính đề tài Việc sử dụng thực vật để xử lý, loại bỏ chất ô nhiễm áp dụng rộng rãi từ lâu, phương pháp, công nghệ thân thiện với mơi trường, khơng dùng hóa chất, chi phí xử dụng thấp nhiều so với công nghệ truyền thống Tuy nhiên đề tài đưa hướng sử dụng Jatropha để xử lý chất thải, có ưu điểm có khẳng chịu hạn cao, thích nghi với mơi trường nước thải tốt hết có tuổi thọ cao loài thủy sinh, thủy sinh có tuổi thọ thấp nên chết tạo nguồn nhiễm khác Ngồi tính đó, Jatropha cung cấp nguồn lợi lớn, cung cấp nguồn nguyên liệu sạch, hạn chế việc khai thác dâu mỏ lòng đất, gây ô nhiễm cho môi trường SVTH: Nguyễn Hà Phương Ngân MSSV: 106108015 Trang Đồ án xử lý nước thải GVHD: Ths Vũ Hải Yến CHƯƠNG 2: CƠ SỞ DỮ LIỆU CỦA ĐỀ BÀI 2.1.Tổng quan chất thải chăn nuôi tác động môi trường chất thải chăn ni 2.1.1.Thành phần tính chất chất thải chăn nuôi 2.1.1.1 Nguồn phát thải ô nhiễm Chất thải sinh hoạt động chăn nuôi bao gồm chất thải dạng lỏng phân, thức ăn, ổ lót, xác gia súc, gia cầm chết, vỏ bao bì thuốc thú y, nước tiểu, nước rửa chuồng…và khí thải chăn nuôi Khối lượng chất thải sinh từ vật nuôi phụ thuộc vào chủng loại, giống, giai đoạn sinh trưởng, chế độ dinh dưỡng phương thức vệ sinh chuồng trại Số lượng gia súc, gia cầm khối lượng chất thải hàng ngày ngành chăn ni Thành Phố Hồ Chí Minh thải đến vài trăm ngàn nhiều dạng rắn, lỏng, khí 2.1.1.2 Thành phần chất thải rắn a Xác gia súc Chúng có đặc tính phân huỷ sinh học, bốc mùi thối lan nhanh khơng khí tác nhân truyền cho người vật nuôi.Thường heo chết sau ngày mùi sinh khó chịu, xử lý không kịp để lâu gây tác hại nghiêm trọng đến môi trường b Thức ăn thừa, ổ lót chuồng chất thải khác Chăn nuôi dùng ổ lót rơm rạ, vải,…sau thời gian sử dụng phải thải bỏ, chất thải mang theo phân, nước tiểu vi sinh vật gây bệnh nên cần phải xử lý không để ngồi mơi trường Thức ăn thừa, thức ăn bị rơi vãi từ chăn ni góp phần gây nhiễm môi trường Thành phần chúng hầu hết chất hữu dễ phân huỷ cám, ngũ cốc, bột cá, tơm, vỏ sị, khống chất,… Trong tự nhiên chất thải bị phân huỷ sinh mùi khó chịu, ảnh hưởng đến mơi trường xung quanh SVTH: Nguyễn Hà Phương Ngân MSSV: 106108015 Trang Đồ án xử lý nước thải GVHD: Ths Vũ Hải Yến c Phân Phân phần thức ăn không gia súc hấp thu, bị tiết bao gồm: thức ăn mà thể vật nuôi không hấp thu hay chất không men tiêu hoá hay vi sinh tiêu hoá (như chất xơ, prôtêin, chất béo…), thức ăn bổ sung (thuốc kích thích tăng trưởng, dư lượng kháng sinh, …), men tiêu hoá sau sử dụng bị hoạt tính, mơ tróc từ niêm mạc ống tiêu hố chất nhờn,.…Ngồi thành phần phân cịn phụ thuộc vào chế độ dinh dưỡng tuỳ giai đoạn phát triển gia súc, gia cầm mà nhu cầu dinh dưỡng có khác nhau, thành phần khối lượng phân khác Do đó, phân chất thải rắn thường xuyên sinh trại chăn nuôi heo Trong phân gia súc, gia cầm chứa chất dinh dưỡng hỗ trợ cho trồng trọt làm tăng độ màu mỡ đất Bảng 2.1 Lượng phân thải ngày Trọng lượng gia súc Lượng phân (kg/ngày) Dưới 10 kg 0,5 – 1,0 Từ 15 đến 45 k g 1,0 – 3.0 Từ 45 đến 100 kg 3,0 – 5,0 Từ 100 trở lên 5,0 – 7,0 Nguồn: Hill Toller, 1974 SVTH: Nguyễn Hà Phương Ngân MSSV: 106108015 Trang Đồ án xử lý nước thải GVHD: Ths Vũ Hải Yến Bảng 2.2 Thành phần hóa học phân gia súc Đặc tính Giá trị Đơn vị pH 6,47 – 6,95 Vật chất khô 213 – 342 g/kg NH4-N 0,66 – 0,76 g/kg N 7,99 – 9,32 g/kg Tro 32,5 – 93,3 g/kg Chất xơ 151 – 261 g/kg Carbonates 0,23 – 2,11 g/kg Các axit béo mạch ngắn 3,83 – 4,47 g/kg Nguồn: Trương Thanh Cảnh & cộng tác viên, 1997-1998 Ngồi phân gia súc cịn chứa nhiều virus, vi trùng, ấu trùng, trứng giun sán … có hại cho sức khỏe người gia súc Các loại tồn từ vài ngày đến vài tháng phân, nước thải đất d Vật dụng chăn nuôi, bệnh phẩm thú y Các vật dụng chăn nuôi hay thú y bị bỏ lại bao bì, kim tiêm, chai lọ đựng thức ăn, thuốc thú y,…cũng nguồn quan trọng dễ gây ô nhiễm môi trường Đặc biệt bệnh phẩm thú y, thuốc khử trùng, bao bì đựng thuốc xếp vào loại chất thải nguy hại, cần phải có biện pháp xử lý chất thải nguy hại 2.1.1.3 Thành phần chất thải lỏng a Nước tiểu Số lượng thành phần nước tiểu thay đổi tuỳ thuộc loại gia súc, gia cầm, tuổi, chế độ dinh dưỡng điều kiện khí hậu SVTH: Nguyễn Hà Phương Ngân MSSV: 106108015 Trang Đồ án xử lý nước thải GVHD: Ths Vũ Hải Yến Bảng 2.3 Lượng nước tiểu thải ngày Trọng lượng gia súc Lượng nước tiểu (kg/ngày) Dưới 10 kg 0,3 – 0,7 Từ 15 đến 45 kg 0,7 – 2,0 Từ 45 đến 100 kg 2,0 – 4,0 Từ 100 trở lên 4,0 – 5,0 Nguồn: Hill Toller, 1974 Thành phần nước tiểu chủ yếu nước (chiếm 90% tổng khối lượng nước tiểu) Ngoài ra, nước tiểu chứa lượng lớn nitơ (phần lớn dạng urê) phốtpho Urê nước tiểu dễ phân huỷ điều kiện có oxy tạo thành khí ammoniac Do đó, động vật tiết bên ngồi chúng dễ dàng phân huỷ tạo thành amoniac gây mùi hôi Nhưng sử dụng bón cho trồng nguồn phân bón giàu nitơ, phốt kali Bảng 2.4 Thành phần hóa học nước tiểu gia súc Đặc tính Giá trị Đơn vị Vật chất khơ 30,9 – 35,9 g/kg NH4-N 0,13 – 0,40 g/kg N 4,90 – 6,63 g/kg Tro 8,5 – 16,3 g/kg Urê 123 –196 mol/l Carbonates 0,11 – 0,19 g/kg pH 6,77 – 8,19 Nguồn: Trương Thanh Cảnh & cộng tác viên, 1997-1998 b Nước thải SVTH: Nguyễn Hà Phương Ngân MSSV: 106108015 Trang Đồ án xử lý nước thải GVHD: Ths Vũ Hải Yến Nước thải từ hoạt động chăn ni có nguồn gốc từ việc tắm rửa gia súc, vệ sinh chuồng trại, máng ăn uống … nước thải vật nuôi tiết Thành phần nước thải có chứa chất rắn lơ lửng, chất hữu cơ, nitơ, phốt thành phần khác, đặc biệt vi sinh vật gây bệnh Thành phần hoá học nước thải thay đổi cách nhanh chóng q trình dự trữ Trong q trình đó, lượng lớn chất khí tạo hoạt động vi sinh vật SO 2, NH3, CO2, H2S, CH4 … vi sinh vật có hại Enterobacteriacea, Ecoli, Salmonella, Shigella, Proteus, Klebsiella,…có thể làm nhiễm độc khơng khí nguồn nước ngầm Nước thải chăn nuôi không chứa chất độc hại nước thải công nghiệp (acid, kiềm, kim loại nặng, chất ôxy hóa…) chứa nhiều loại ấu trùng, vi trùng, trứng giun sán có phân Có thể nói đặc trưng ô nhiễm nước thải chăn nuôi hàm lượng chất rắn lơ lửng, chất hữu hòa tan vi sinh vật gây bệnh SVTH: Nguyễn Hà Phương Ngân MSSV: 106108015 Trang 10 Đồ án xử lý nước thải GVHD: Ths Vũ Hải Yến Nhận xét: Hiệu xử lý SS đạt kết cao, ngày lưu nước, hàm lượng SS loại bỏ 92 – 94%, với thời gian lưu nước ngày hàm lượng SS loại bỏ hoàn toàn, hiệu 97-98% Hiệu xử lý hàm lượng SS mẫu trồng mẫu đối chứng chênh lệch không nhiều chứng tỏ khả xử lý SS nước thải nhờ khả lọc lớp vật liệu, thực vật mơ hình khơng đóng vai trị đáng kể việc loại bỏ chất thải rắn Hàm lượng SS loại bỏ nhờ chế lọc qua cát phân hủy sinh học phát triển vi sinh vật , hút bám, hấp phụ lên thực vật, cát sỏi Vì khả loại bỏ hàm lương SS phụ thuộc nhiều vào tính chất, kích thước vật liệu lọc Nhận xét chung: Sau q trình thí nghiệm, nhận thấy thời gian lưu lâu hiệu xử lý cao, vậy, thời gian lưu ngày thời gian nước thải chăn nuôi xử lý hiệu Theo cảm quan, nước thải đầu trong, mẫu mơ hình đối chứng cịn ngả màu vàng, mẫu mơ hình thực vật gần không màu, điều chứng tỏ hàm lượng chất hữu nước giảm nhiều, thời gian phần lớn tiêu điều đạt quy chuẩn QCVN 24: 2009/BTNMT loại B, thải mơi trường ngồi mà khơng cần qua thêm cơng trình khác SVTH: Nguyễn Hà Phương Ngân MSSV: 106108015 Trang 69 Đồ án xử lý nước thải GVHD: Ths Vũ Hải Yến Bảng 4.9 Các tiêu nước thải sau thời gian lưu ngày Chỉ tiêu Đơn vị Nồng độ pha loãng QCVN 24: 2009/BTNMT 10% 20% 30% 40% LoạiA LoạiB COD mg/l 19 56 98 178 50 100 BOD5 mg/l 16 35 43 76 30 50 N mg/l 13 22 33 15 30 P mg/l 0,019 0,1 0,155 0,291 SS mg/l 8,17 18,61 30,35 62,68 50 100 Đối với tiêu SS P, nước thải đầu thời gian ngày đạt quy chuẩn QCVN 24: 2009/BTNMT loại B Chỉ tiêu N, BOD5, COD nồng độ 10%,20%,30% đạt quy chuẩn QCVN 24: 2009/BTNMT loại B Thí nghiệm tiến hành nghiệm thức 10%, 20%, 30%, 40% Kết sau thí nghiệm cho thấy thực vật mơi trường nước thải 40% có thích nghi tốt, sinh trưởng thấp tiêu sau xử lý chưa đạt quy chuẩn Thực vật nồng độ 30% có tốc độ phát triển tốt, tiêu đạt quy chuẩn QCVN 24: 2009/BTNMT loại B Vì vậy, đề tài chọn mức tải lượng 30% để tính tốn tải lượng cho mơ hình cánh đồng tưới Bảng 4.10 Tải lượng xử lý ô nhiễm cát đá, thực vật nồng độ 30% Chỉ tiêu BOD5 COD SS N P Tải lượng xử lý (mg) 256 1178 2555 174 Cát- đá Tải lượng 129 384 132 57 0.473 % 49,51 67,40 94,83 67,24 68,47 SVTH: Nguyễn Hà Phương Ngân MSSV: 106108015 Trang 70 Thực vật Tải lượng 127 794 2423 117 1.027 % 50,49 32,60 5,17 32,76 31,53 Đồ án xử lý nước thải GVHD: Ths Vũ Hải Yến Hình 4.16 Tải lượng xử lý thực vật vật liệu nồng độ 30% 4.3.2.7 Chỉ tiêu tăng trưởng chiều cao Sau 30 ngày trồng môi trường nước thải chăn ni, khả thích nghi chịu đựng thực vật thể qua tốc độ phát triển chiều cao Bảng 4.11 Tốc độ phát triển chiều cao nồng độ 10%- 40% Lần TB 10% TB 20% TB 30% TB 40% Thân 31 27 29 32 33 30 30 32 37 33 34 33 42 37 37 34 49 40 39 35 54 42 41 36 Trung bình 30 31 34 38 41 43 Tốc độ phát triển 13 26,66 36,66 43,33 (%) Hình 4.17 Tốc độ phát triển thân nồng độ 10% - 40% sau 30 ngày thí nghiệm Lần đo đầu tiên, tăng trưởng tốc độ phát triển trung bình 3% Ở mơ hình 10%, 20%, 30%, có phát triển chậm, mơ hình 40% chiều cao không phát triển, chồi không lớn tuần Đến lần đo (20 ngày) , tốc độ phát triển thân tăng dần đạt 26,66% so với chiều cao ban đầu, giai đoạn mơ hình 10% phát triển nhanh vượt qua chiều cao mơ hình cịn lại Điều chứng tỏ bắt đầu thích nghi với nồng độ nước thải chăn nuôi Đến lần đo (30 ngày thí nghiệm), tốc độ phát triển đạt giá trị 43,33% so với chiều cao ban đầu Với kết chứng tỏ Jatropha có khả chịu đựng thích nghi cao SVTH: Nguyễn Hà Phương Ngân MSSV: 106108015 Trang 71 Đồ án xử lý nước thải GVHD: Ths Vũ Hải Yến 4.3.2.8 Chỉ tiêu tốc độ phát triển Tốc độ phát triển nồng độ qua 30 ngày thí nghiệm biểu qua bảng sau: Bảng 4.12 Tốc độ phát triển nồng độ 10%-40% Lần 10% 20% 30% 40% 6 9 8 11 11 10 12 14 16 13 10 Hình 4.18 Tốc độ phát triển sau 30 ngày thí nghiệm Tốc độ phát triển trung bình tăng dần, với tốc độ chậm Những tuần đầu mơ hình 30%, 40% có biểu không tốt, vàng rụng, chồi không phát triển, nồng độ 30,40% cao so với cây, chưa thích nghi Đến lần đo thứ 4, phát triển tốt xanh, chồi phát triển, nồng độ 10% phát triển to bự so với nồng độ 20, 30%, nồng độ 40% có dấu hiệu phát triển, tươi so với tuần Sau 30 ngày (lần đo thứ 6) thí nghiệm, tăng thêm 50% so với lượng ban đầu thích nghi với nồng độ nước thải sử dụng nguồn dinh dưỡng từ nước thải để tăng sinh khối cho 4.4 Thí nghiệm 2: Nghiên cứu khả sử dụng nước thải chăn nuôi làm nguồn dinh dưỡng Jatropha 4.4.1 Khảo sát 4: Khảo sát khả sử dụng nguồn dinh dưỡng đạm từ nước thải chăn ni: • Sự tăng trưởng chiều cao số dầu mè mơi trường nước thải chăn ni: trình bày phần thí nghiệm • Sự tăng sinh khối (tươi khô) dầu mè môi trường nước thải chăn nuôi SVTH: Nguyễn Hà Phương Ngân MSSV: 106108015 Trang 72 Đồ án xử lý nước thải GVHD: Ths Vũ Hải Yến Bảng 4.13 Sinh khối sau q trình thí nghiệm Cây Khối lượng trước thí nghiệm (g) Khối lượng sau thí nghiệm (g) Sinh khối tăng lên (g) Hệ số tăng ngày 39 136 97 1,043 41 118 77 1,036 38 114 76 1,037 53 108 55 1,024 42 130 88 1,038 38 112 74 1,037 38 100 62 1,033 40 82 42 1,024 Sau 30 ngày thí nghiệm, sinh khối dầu mè tăng từ 42- 97g, gấp 2- 3,5 lần khối lượng ban đầu Cây mơ hình có nồng độ 40% tăng sinh khối mơ hình cịn lại Hệ số tăng ngày trung bình 1,034 lần Khi áp dụng diện rộng mơ hình xử lý, tạm áp dụng cơng thức Trong đó: Nt : khối lượng sau thí nghiệm (g) N0: khối lượng trước thí nghiệm (g) t: thời gian thí nghiệm SVTH: Nguyễn Hà Phương Ngân MSSV: 106108015 Trang 73 Đồ án xử lý nước thải GVHD: Ths Vũ Hải Yến • Sự tích lũy nitrogen cát phân bố nitrogen rễ, thân, Nitơ có vai trị đặc biệt quan trọng sinh trưởng, phát triển trồng định suất chất lượng thu hoạch Nitơ có thành phần hầu hết chất cây: protein, axit nucleic, sắc tố quang hợp, hợp chất dự trữ lượng: ADP, ATP, chất điều hoà sinh trưởng ,… Như Nitơ vừa có vai trị cấu trúc, vừa tham gia trình trao đổi chất lượng Nitơ có vai trị định đến tồn q trình sinh lý trồng Tuy nhiên, khơng đồng hóa trực tiếp nitơ hữu cơ, mà phải nhờ loài vi sinh vật phân hủy chuyển hóa nguồn nitơ bền vững thành nitơ dạng dinh dưỡng dễ tiêu (NH3 NH4+) cung cấp nguồn dinh dưỡng nitơ cho trồng Nếu khơng có q trình amon hóa dù có giàu hữu đến đâu vô hiệu với trồng gây độc hại cho môi sinh Sau q q trình vận hành mơ hình, đất đem phân tích tiêu N, để xác định lượng Nitơ tích lũy đất sau thới gian thí nghiệm • Sự tích lũy Nitơ cát giữ lại Bảng 4.14 Hàm lượng N tích lũy vật liệu Mơ hình Hàm lượng N tích lũy vật liệu sau vận hành Nồng độ (mg/kg) Vật liệu (kg) Tải lượng (mg) 56,8 85,2 56,8 71 10 10 10 10 568 852 568 710 • Sự tích lũy Nitơ thành phần Sau thí nghiệm kết thúc, nhổ lên, cân lại khối lượng Cây cắt nhổ phần rễ, thân, Sau đó, đem sấy khô để xác định độ ẩm bước đầu tiến hành kiểm tra tiêu nitơ tích lũy thành phần Bảng 4.15 Sinh khối độ ẩm thành phần SVTH: Nguyễn Hà Phương Ngân MSSV: 106108015 Trang 74 Đồ án xử lý nước thải GVHD: Ths Vũ Hải Yến Thành phần M tươi M khô M tươi M khô Độ ẩm (g) (g) (g) (g) % rễ thân 22,8277 55,965 5,9146 12,3545 108 24 78 29,5886 5,679 rễ thân 17,8927 40,6374 4,34 8,6861 82 17 79 23,2679 4,2697 rễ thân 23,5726 60,4735 6,4681 16,7532 114 28 75 29,7593 4,6185 rễ thân 18,4682 56,4471 5,709 14,2665 100 28 72 25,1247 8,1435 Cây Cây Cây Cây Sau sấy khô mẫu thành phần cây, cân lại khối lượng xay nhỏ Lấy 0,1 g để đem phân tích tiêu Lượng nito xác định lượng nito 0,1 g Bảng hình thể tải lượng nitơ tích lũy thành phần cây: SVTH: Nguyễn Hà Phương Ngân MSSV: 106108015 Trang 75 Đồ án xử lý nước thải GVHD: Ths Vũ Hải Yến Bảng 4.16 Hàm lượng N tích lũy thực vật Thành phần Tải lượng N tích lũy (mg) 260 702 1123 161 185 518 800 97 441 904 1463 118 324 972 1459 162 rễ thân rễ thân rễ thân rễ thân Cây Cây Cây Cây Hình 4.19 Biểu hàm lượng N tích lũy thành phần Biểu đồ phân bố lượng đạm thành phần cho thấy lượng N tích lũy thân cao 64%, rễ 25% 11% Tổng lượng N tích lũy thân cao so 0,1g lượng N rễ thân chênh lệch khơng cao Bảng 4.17 Hàm lượng N tích lũy vật liệu thực vật Mô Hàm lượng N vào mơ Hàm lượng N tích lũy Hàm lượng N hình hinh (mg) (mg) (mg) Vật liệu Thực vật 3324 568 1123 1633 3324 852 800 1672 2901 568 1463 870 2901 710 1459 732 SVTH: Nguyễn Hà Phương Ngân MSSV: 106108015 Trang 76 Đồ án xử lý nước thải GVHD: Ths Vũ Hải Yến Hình 4.20 Cân đạm mơ hình Qua biểu đồ ta nhận thấy vai trò thực vật trình xử lý lượng N nước thải khơng nhỏ, lượng N tích lũy thực vật chiếm 39% tải lượng N đầu vào, 22% giữ lại đất phần lại 39% bay Qua biểu đồ ta nhận thấy loài vi sinh vật cộng sinh rễ thực vật hoàn thành tốt nhiệm vụ cố đinh đạm nito, tạo dạng amoniac để dễ hấp thu Nhận xét bàn luận kết Trong phương pháp cánh đồng tưới, nước thải sử dụng để cung cấp chất dinh dưỡng cho thực vật vi sinh vật Trong phương pháp này, chất thải xem nguồn tài nguyên đối tượng cần xử lý Trong mơ hình cánh đồng tưới, nước thải xử lý qua phương pháp vật lý ( bay trình lọc qua lớp vật liệu), phương pháp hóa sinh (dùng vi sinh vật để xử lý, phân hủy chất hữu nước thải) cuối sử dụng thực vật để hấp thu, tích lũy chất thải Ở mơ hình đối chứng: Chất thải xử lý gần giống bể lọc sinh học Trong mơ hình vật liệu xếp theo thứ tự từ nhỏ đến lớn ( cát- đá mi- đá lớn) tạo mơ hình lọc, giúp giữ lại cặn lơ lửng chất hữu cơ, nhờ vây mà nước thải đầu mơ hình có hàm lượng cặn lơ lửng thấp, so với mơ hình thực vật hiệu xử lý hàm lượng cặn lơ lửng mô hình đối chứng tương đương với mơ hình thực vật, kết luận thực vật khơng giữ vai trị quan trọng q trình xử lý hàm lượng SS Hàm lượng SS nước thải giảm chủ yếu nhờ vật liệu bên mơ hình, vật liệu lọc mơ hình giữ vai trò tương đối quan trọng, chọn vật liệu mơ hình cần quan tâm đến hình dạng, kích thước hạt đất Ngoài vật liệu lọc bên mơ hình giá thể để vi sinh vật nước thải bám vào, tạo thành lớp màng nhày, vi sinh vật lớp màng SVTH: Nguyễn Hà Phương Ngân MSSV: 106108015 Trang 77 Đồ án xử lý nước thải GVHD: Ths Vũ Hải Yến nhày oxi hóa chất hữu có nước thải sử dụng chúng làm nguồn dinh dưỡng lượng, chất hữu tách khỏi nước khối lượng màng sinh học tăng lên (CHO)nNS + O2 -> CO2 + H2O + NH4+ +H2S + tế bào vi sinh vật Trong bể lọc sinh học, bể xục khí liên tục, cịn mơ hình đối chứng, phía mơ hình tiếp xúc với khơng khí nên tạo nhóm vi sinh vật hiếu khí, phần phần mơ hình khơng tiếp xúc khơng cung cấp oxi nên trở thành môi trường tùy nghi kỵ khí Trong q trình thí nghiệm ta nhận thấy hầu hết tiêu giảm mạnh 50% ngày đầu Điều chứng tỏ vi sinh vật đất thích ứng với môi trường nước thải nhanh sử dụng nhiều chất hữu làm nguồn dinh dưỡng để tăng sinh khối Ngồi q trình lọc q trinh sinh học, nước thải mơ hình đối chứng cịn xử lý q trình vật lý bay chất hữu dễ bay Theo nguyên lý xây dựng bãi lọc thực vật, chiều cao để tạo mơi trường hiếu khí phải nhỏ 1,5 m Các mơ hình thí nghiệm có chiều cao nhỏ 1,5m khơng khí dễ dàng len lỏi vào bên bề mặt cát giúp tuần hồn khí bên bên ngồi mơ hình, nhờ mà chất hữu nước thải giảm phần Trong mơ hình thực vật: Ngồi phương pháp vật lý - hóa sinh, chất nhiễm cịn xử lý qua trình vận chuyển chất ô nhiễm qua thân bay qua bề mặt lá, chế lọc rễ Qua đồ thị, ta dễ dàng nhận hiệu mơ hình thực vật cao mơ hình đối chứng, điều mơ hình thực vật, thực trình quang hợp sinh oxy đưa xuống rễ, lượng oxy hòa tan vào nước tạo điều kiện cho vi sinh vật hiếu khí phát triển, lượng vi sinh vật ngày phát triển chất dinh dưỡng để vi sinh vật sử dụng tăng lên, dẫn đến chất hữu nước giảm nhiều Ngoài ra, rễ thực vật tiết enzym giúp phân hủy SVTH: Nguyễn Hà Phương Ngân MSSV: 106108015 Trang 78 Đồ án xử lý nước thải GVHD: Ths Vũ Hải Yến hợp chất hữu khó phân hủy thành hợp chất dễ phân hủy, thực vật vi sinh vật sử dụng chất để tăng sinh khối phát triển; hàm lượng hợp chất khó phân hủy giảm dẫn đến tiêu COD mơ hình thực vật nhỏ so với mơ hình đối chứng Rễ thực vật hấp thu chất ô nhiễm vận chuyển qua rễ, thân, thoát qua bề mặt nhờ vào khí khổng bề mặt lá, đến lúc đó, chất nhiễm tích tụ nhiều lá, khơng khí khổng bị đóng lại, q trình quang hợp ngưng, đổi màu vàng rụng xuống Để q trình xử lý chất nhiễm qua bề mặt thực tốt, cần phải tưới lưu lượng nước thải thích hợp cho cây, qua trình thí nghiệm, thấy lưu lượng 1500ml cho mơ hình 20kg vật liệu, thích hợp cho Cây Jatropha có to, lớn nên tốc độ nước qua bề mặt nhanh, ưu điểm cây, giúp xử lý lượng lớn chất thải Trong môi trường nước thải chăn nuôi nồng độ pha loãng, biểu tốc độ tăng trưởng tương đối tốt Thời gian đầu thực vật nồng độ cao phát triểnchưa tốt, vàng, không phát triển, sau khoảng thời gian ổn định, mặt dù tốc độ tăng trưởng chưa cao, kết khả quan chứng tỏ Jatropha có khả thích nghi tốt với môi trường nước thải chăn nuôi Cây phát triển tốt nhờ sử dụng nguồn dinh dưỡng nước thải, đặc biệt nitơ photpho sử dụng hiệu Khi tiến hành thí nghiệm kiểm tra nồng độ đạm cây, ta nhận thấy thực vật hấp thu, tích tụ lượng nito lớn, góp phần xử lý 39% lượng đạm đầu vào Cây khơng thể tự trực tiếp hấp thu lượng đạm vào thể mình, từ kết ta nhận thấy vi sinh vật cộng sinh rễ hồn thành tốt cơng việc phân hủy chuyển hóa tạo thành dạng amoniac dễ sử dụng So với loài khác dùng để xử lý nước thải, có lẽ hiệu xử lý nước thải Jatropha chưa cao, tính tuổi thọ khả chóng chịu với mơi trường nước thải có nồng độ cao, có phần vượt trội thủy sinh , không tạo sản phẩm độc hại cơng trình xử lý phương pháp hóa học, giúp cải tạo mơi trường khơng khí khu vực xử lý, cải tạo đất, hết góp phần tạo nguồn lượng cho xã hội Cây thích SVTH: Nguyễn Hà Phương Ngân MSSV: 106108015 Trang 79 Đồ án xử lý nước thải GVHD: Ths Vũ Hải Yến hợp trồng vùng có lượng mưa thấp, vùng sâu, vùng xa, vùng chưa có điện, vừa xử lý nguồn nước thải chăn nuôi ngăn ngừa ô nhiễm nguồn nước , vừa đem lại lợi nhuận kinh tế từ hạt dầu mè SVTH: Nguyễn Hà Phương Ngân MSSV: 106108015 Trang 80 Đồ án xử lý nước thải GVHD: Ths Vũ Hải Yến CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 5.1 Kết Luận Sau trình nghiên cứu sử dụng mơ hình cánh đồng tưới trồng dầu mè để xử lý nước thải chăn nuôi nồng độ 10%- 40% thu kết khả quan mặt bảo vệ môi trường đem lại hiệu kinh tế Các kết đề tài cần thiết để thiết kế bãi lọc thực vật hoàn chỉnh cho nước thải chăn nuôi nước ta Sau số kết luận mà đề tài nghiên cứu được: - Cây tồn tại, phát triển mơi trường nước thải 40%, tương ứng với ngưỡng COD =1178 mg/l, BOD 5= 284 mg/l, SS=2311 mg/l, N=184 mg/l, 1,52 mg/l, thời gian làm đề tài cịn ít, kinh nghiệm trồng Jatropha nên số lượng dùng làm thí nghiệm khơng nhiều nên đề tài dừng lại nồng độ nước thải 40%, chưa kiểm tra biểu - nồng độ cao Lượng nước tưới thích hợp cho mơ hình 1500 ml nước, lượng nước phát triển tốt, chồi phát triển, trình quang hợp - bình thường, không xảy tượng bị vàng úng nước Lượng nước bay qua mơ hình, lượng nước xử lý chiếm 26% lượng nước ban đầy, 8% bay qua bề mặt lá, 18% bay - qua bề mặt cát, lượng nước giữ lại lớp vật liệu 51% pH mơ hình ln ổn đinh khoảng 6-8%, khoảng pH nằm giới hạn sinh trưởng, phát triển thực vật hệ vi sinh vật, giúp cho - q trình sinh hóa diễn thuận lợi Trong trình khảo sát thời gian lưu nước thải 3, 5,7 ngày nồng độ nước thải 10% -40%, dựa vào kết đo tiêu kết luận thời gian lưu nước lâu, hiệu xử lý tốt thời gian lưu nước ngày, hiệu xử lý tốt Ở nồng độ 10% -30%, hiệu xử lý tương đương nhau, nồng độ 40% hiệu thấp Các tiêu nước thải ở nồng độ 30%,ở thời gian lưu ngày đạt quy chuẩn chuẩn loại B QCVN 24:2009/ SVTH: Nguyễn Hà Phương Ngân MSSV: 106108015 Trang 81 Đồ án xử lý nước thải - GVHD: Ths Vũ Hải Yến Hiệu xuất xử lý BOD5 mơ hình thời gian ngày, nồng độ 30% 80% Trong tải lượng đất xử lý 49,51 % tải lượng BOD xử - lý, xử lý 50,49% tải lượng BOD5 xử lý Hiệu xử lý COD mơ hình thời gian ngày, nồng độ 30% 89%, tải lượng đất xử lý 67%, lại xử lý tải lượng - chiếm 33% tải lượng COD xử lý Hàm lượng Nitơ tiêu thụ nhiều Hiệu xử lý hàm lượng Nitơ mơ hình đạt từ 84% sau ngày xử lý, tải lượng cát- đá xử lý - 67%, lại 33% hấp thụ Hàm lượng photpho nước thải xử lý tốt, hiệu xử lý đạt 86% sau ngày lưu, tải lượng cát – đá xử lý 68% , lại - hấp thu chuyển hóa thành sinh khối 32% Hàm lượng SS loại bỏ tốt, hiệu xử lý 98.25 %, phần lớn nhờ trình lọc đất, khơng giữ vai trị quan trọng việc xử lý hàm lượng SS Tải lượng cát – đá giữ lại 95% tải lượng SS - xử lý, tham gia xử lý 5% Sau trình thí nghiệm tốc độ phát triển qua 30 ngày thí nghiệm - biểu qua thông số sau: Tốc độ phát triển sau 30 ngày thí nghiệm đạt giá trị 43,33% so với chiều cao ban đầu Cao gần gấp rưỡi chiều cao ban đầu Với kết chứng tỏ Jatropha có khả chịu đựng thích nghi cao với - nồngđộ nước thải chăn nuôi Sau 30 ngày thí nghiệm, tốc độ phát triển tăng 50% so với số ban - đầu Khối lượng khơ tươi trung bình 101 g, Khối lượng khơ trung bình 24,25g, độ ẩm hay khả giữ nước 76% Trong lượng nước giữ rễ 19,66%, thân 52,62%, - 27,72% Khả tích lũy đạm cao đạt 39% lượng đạm đầu vào Trong đó, hàm lượng đạm tích lũy rễ 25%, thân 64%, 11% Lượng đạm tích lũy đất khoảng 39%, cịn lại vi sinh vật chuyển thành N2 thoát SVTH: Nguyễn Hà Phương Ngân MSSV: 106108015 Trang 82 Đồ án xử lý nước thải GVHD: Ths Vũ Hải Yến 5.2 Kiến Nghị Do thời gian thí nghiệm cịn nên đề tài thực việc khảo sát khả xử lý nước thải, khả sử dụng nước thải làm nguồn dinh dưỡng, phần bản, đề tài cịn nhiều thiếu sót như: mơ hình chưa đưa thực địa để kết có tính khách quan hơn, mức độ nhiễm nước thải đầu vào cao hay thấp, phụ thuộc vào qui mô sản xuất, lượng nước dọn vệ sinh chuồng trại nhiều hay trang trại đó, nghiên cứu Jatropha 2-3 tháng tuổi…Vì vậy, để đưa mơ hình thực tế, hồn thiện mơ hình cần phải nghiên cứu thêm nhiều vấn đề như: - - Nghiên cứu khả chịu đựng nồng độ lớn 40% Nghiên cứu khả xử lý nước thải giai đoạn phát triển cây: giai đoạn trưởng thành, hoa, kết Nghiên cứu biến thiên pH mơ hình Nghiên cứu ảnh hưởng nước thải chăn nuôi đến sản lượng, chất lượng - hạt cây, so sánh với cách trồng Jatropha tưới nước Nghiên cứu lượng nước tưới giai đoạn phát triển Nghiên cứu khả xử lý nước thải chăn nuôi thủy sinh, để - so sánh với khả xử lý Jatropha Nghiên cứu so sánh khả phát triển, xử lý nước thải Jatropha - trồng cách chiết, giâm cành Nghiên cứu phân tích lợi ích kinh tế thu từ bãi lọc thực vật trồng - Jatropha Ngoài ra, để đề tài người dân ứng dụng rộng rãi đạt hiệu mong muốn, cần phải có giúp đỡ quyền địa phương kêu gọi, vận động, tuyên truyền phổ biến cho người dân Giúp người dân hiểu rõ mức độ ô nhiễm từ nước thải ngành chăn ni lợi ích mơi trường kinh tế việc áp dụng bãi lọc thực vật vào trang trại SVTH: Nguyễn Hà Phương Ngân MSSV: 106108015 Trang 83 ... việc làm cho người dân, cải tạo vi hậu xung quanh bãi lọc thực vật 1.8.Tính đề tài Việc sử dụng thực vật để xử lý, loại bỏ chất ô nhiễm áp dụng rộng rãi từ lâu, phương pháp, công nghệ thân thiện. .. phẩm quan trọng khác vùng đất ngập nước -Cung cấp nước ngọt: Nhiều vùng đất ngập nước nguồn cung cấp nước cho sinh hoạt, cho tưới tiêu, cho chăn nuôi gia súc sản xuất công nghiệp -Tiềm năng lượng:... chất thải sinh hoạt công nghiệp) -Giữ lại chất dinh dưỡng: Làm nguồn phân bón cho thức ăn sinh vật sống hệ sinh thái -Sản xuất sinh khối: Rất nhiều vùng đất ngập nước nơi sản xuất xuất sinh khối