Luận văn nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau biogas bằng công nghệ bãi lọc trồng cây nhân tạo ngầm dòng chảy ngang

Tuy nhiên, các nghiên cứu mới đừng lại ở sở dựng don lš một loại cấp phải vật liệu, việc đánh giá sử dụng các vật liệu lọc với các tý lệ, cấp phải khác nhau trong CW để xử lý nước thải c

DAT TIO‘ QUOC GIA IIA NOI TRƯỜNG DẠI KHIOA HỌC TỰ NHIÊN HÀ NỘI

NGUYÊN VĂN THÀNH

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI LỢN SAU BIOGAS

BẰNG CÔNG NGHỆ BÃI LỌC TRÔNG CÂY NHÂN TẠO NGẮM DONG

CHAY NGANG

LUAN VAN THAC Si KHOA HOC

1à Nội - Năm 220

PAT HOC QUOC GIA HA NỘI

TRUONG BAI HOC KHOA HỌC TỰ NHIÊN

Nguyễn Văn Thành

NGHIÊN CỬU XỬ LÝ NƯỚC THÁI CHÃN NUÔI LỢN SÁU RIOGAS

BẰNG CÔNG NGHỆ BÃI LỌC TRÒNG CÂY NHÂN TẠO NGÂM DÒNG

CHAY NGANG

Chuyên ngành: Khoa học môi trường

: 8440301.01

LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1: PGS.TS Bai Thi Kim Anh NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 3: PGS.TS Nguyễn Mạnh Khải

lim xin chân thành cám ơn các thầy cö giáo trong khoa Môi trường, Trường,

TĐại học Khoa học Tự nhiên, Đại học Quốc gia Hà Nội và các cán bộ Viện Công nghệ

môi trường đã truyền dạt kiến thức quý báu trong suốt thời gian em học tập tại trường,

đã luôn tận tỉnh hướng dẫn và tạo mọi điều kiện thuận lợi cho em hoàn thành các thí nghiệm

Cuỗi củng em xin cảm ơn gia định, bạn bè hiôn ủng hộ và động viên trong quá trình học tập cũng như hoản thành đồ án

Học viên

Nguyễn Văn Thành

MUC LUC

MỔ ĐẦU .2

Mục tiêu nghiên cứu

Nội dung nghiên cửu

1.1 Tổng quan về hiên trạng chăn nuôi lợn và các van đề môi trường liên quan

`

|

1.1.1 Tình hình chăn nuôi lợn hiện nay _——

1.1.2 Tình hình quản lý và xử lý chất thải chăn nuôi tại Việt Nam a

1.1.3 Thực trạng và nguyên nhân ô nhiễm môi trường chăn nuôi tại Việt Nam

1.2 - Tổng quan về công ah bãi lọc stg cây nhân tạo ngầm "ng chảy

1.2.1 Khái quát chung về công nghệ bãi lọc ông cây y dòng chấy, ngầm 14

1.2.2 Vật liệu lọc sử dụng trong bãi lọc trồng BY cosirxanvor Ihui0agoadsezue LỆ

1.2.3 Thực vật sử dụng trong bãi lọc trồng cây nhân tạo 2

1.3 Tình hình nghiên cứu kiểm soát nước thải chăn nuôi bing thuc vat trén

1.3.1 Tình hình nghiên cứu về nước thải chăn nuôi lợn trên thể giới 24 1.3.2 Tình hình nghiên cứu về nước thải chăn nuôi lợn tại Việt Nam 25

CHƯƠNG 2 ĐÔI TƯỢNG, NỘI DUNG, PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

28

?.} ĐiỂÏ tượng niệu dặn, sex

2.2.1 Phương pháp thu thập và tông hợp tài liệu _ sexes 2Ð) 2.2.2 Phương pháp bổ trí thí nghiệm 29 2.2.2.1 Bố trí thí nghiêm khảo sát khả sự phù tap di của cây vs ania HSF

CW để xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau biogas là: ĐỘ) 2.2.2.2 Bồ trí thí nghiệm lựa chọn các cấp phối: vật liệu lọc cù họ cho HSF

2.2.2.3 Thí nghiệm đánh giá hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau

biogas của HSF CW trên quy mô phòng thi nghiém 33 2.2.2.4 Bồ trí thí nghiệm đánh giả hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau

biogas của IISE CW trên quy mô 1501/ng.đ ngoài hiện trường 33

3.1 Kết quả đánh giả khá năng sinh trưởng và xứ lý nước thải chăn nuôi lợn

3.1.2 Vai trò của cây sậy trong quá trình loại bó chất ô nhiễm trong nước thải

3.2 Kết quả lựa chọn các cấp phối vật liệu lọu phù hợp cho HSF CW dé xit ly

3.2.1 Kết quả dánh giá sự sinh trưởng của thực vật trên các nền vật liệu khác

3.4 Kết quả dánh giá hiệu quả xứ lý nước thái chăn nuôi lợn sau biogas cia

3.5 Kết quả vân hành thử nghiêm hê thông xử lý nước thải chăn nuôi lợn 150

Hinh1

nay

Hinh 1 Hình 2 Hình 2 Danh mục hình 1 Mô hình xử lý nước thải tại các trang trại chăn nuôi lợn phố biên hiện 2, Cấu tạo bãi lọc trồng cây có dòng chãy ngầm theo chiéu ngang

1 Vật liệu lọc sử dụng trong thí nghiệm 2 Thi nghiệm lựa chọn cấp phối vật liệu phù hep cho bai lọc trồng cây nhân tẠO c

Linh 2 Linh 3 Linh 3 Linh 3 Hinh 3 Hinh 3 Hinh 3 nước thải THỉnh 3 THỉnh 3 THỉnh 3 Hinh 3 Hình 3 Linh 3 Linh 3 Hinh 3 Hình 3 3 Mô hình bãi lọc trồng cây nhân tạo dòng cháy ngằm ngang

1 Ảnh hướng của pH! đến sự sinh trưởng của cây Sây 2 Anh hưởng của COI2 đến sự sinh trướng của cây Sậy

3 Ảnh hưởng của NIl¿` đến sự sinh trưởng của cây Sậy

4 Ảnh hưởng của cây Sậy dén sụ biến thiên giá trị TSS trong nước thải 5 Ảnh hưởng của cây Sậy dén sụ biển thiên giá trị COD trong nước thai 6 Ảnh hướng của cây Sậy đến sự biến thiên giá trị NHạT, TM, TP trong,

7 TIiệu suất loại bỏ COD của các cắp phối vật liệu 8 TIiệu quả loại bỏ TSS của các cắp phối vật liệu 9 Tiện suất xử lý NIL, TN va TP của các cấp phối 10 Sự thay đôi giá trị pH theo thời gian s2 11 Sự thay đôi giá trị T88 theo thời gian

12 Sw thay đổi giá trị COD theo thời gian

13 Sự thay đổi giả trị NIL, TN, ‘TP theo théi gian

14 Sự phát triển của thực vật trong, mô hình ngoài hiện trường,

15 Sự thay đôi của giá tị pH trong quả trình thí nghiệm

33

34

dD

40

43

44

45

48 49

Hình 3 16 Nẵng độ T88 trong nước thái đầu ra va dau vao via bh HSF CW .61 Hình 3 17 Néng độ COD trong nước thải đầu ra và đầu vào của hệ HSE CW 61 Hình 3 18 Hàm lượng các chất đỉnh đưỡng tại đầu vào và đầu ra của mô hình

Danh muc bang Bang 1.1 Téng dan va san hrong thit hoi xuat chudng, - 6 Bang 1 2 Thành phản và mức độ ô nhiễm nước thải chăm muôi lợn trang trại 11 Bảng 1 3 Trang trại lợn và nước thải sau biogas và ao hề sinh học tại một số trang

Bang 1 4 Độ rỗng và dộ dẫn thủy lực của các vật liệu |65| L Bang 1 5 Đặc tính của các vật liệu sử dụng trong bãi lọc trồng cây 1Ð Bang 2 1 Thông số chất lượng nước thải đầu vào Hee 29) Tảng 2 2 Công thức thí nghiệm khả năng chống chịu của sây 30 Bang 2 3 Chiều cao các cấp phối vật liệu - - 32 Bang 2 4 Phuong phap bao quần mẫu bude khi phan tick - 35 TBảng 2 5 Các phương pháp phân tích và tiêu chuẩn phân tích - 36 Tảng 3.1 Ảnh hưởng của cây Sây đến sự biến tiên pH trong nước thải 42

Bảng 3 2 Sự phát triển của các loài thực vật thủy sinh trên các chất nên khác nhau

áo vệ môi tường, Công nghệ môi trường

Nhu câu oxy hỏa học Công sự

Công thức Bai loe trang cây nhân lạo ngày (day)

Đôi chứng Tần vào 'Tổ chức Lương thực và Nông nghiệp Liên Hiệp Quốc Bai loc trang cây nhân tao ngâm đông chây ngang mét khổi/ngày đêm

Amoni

Nông nghiệp và phát triển nông thân

Quy chuẩn Việt Nam Bai loc trang cây nhân lạo ngâm

'Tiêu chuẩn Việt Nam

‘Thue vat thiy sinh

Vi sinh vật

Tổ chức y tế Thế giới

nghiên cửu công nghệ xứ lý phủ hợp có tính khả thí đối với chất thái ngảnh chăn nuôi,

tạo điều kiện để các trang trại chăn nuôi ứng đựng và xây dụng các hệ thông xử lý

chất thải góp phần bảo vẻ môi trường và phát triển bên vững giảm dịch bênh và nâng, cao hiệu quả hoạt động kinh tẻ của trang trại chăn nuối Cần lưu ý là đối với các nghệ

cãi tiến phải có chỉ phí đầu trr và vận hành hệ thống xử lý phải rất thắp thì người dân

và chính quyền xã mới chấp nhận van hanb lau dai, qua đỏ hệ sinh thái xung quanl:

các trang trại mới bên vững

Công nghệ bãi lọc trồng cây nhân tạo ngầm đòng chây ngang (ISF CW) được đánh giá là công nghệ có chỉ phí thập, thân thiên với môi trường và có hiệu suất xử

lý cao Đây là rông nghệ

tự nhiên để xứ lý ô nhiễm Công nghệ nảy hiện đã va đang được ứng dung rộng rãi

ử dụng thực vật tủy smh (TVTS) kêt hợp với vật liệu lọc

trên thế giới và Việt Na [1, 2, 8] Tuy nhiên, các nghiên cứu đánh giá chỉ tiết về

công nghệ này trong xử lý nước thải chăn lợn sau biogas còn hạn chế Đặc biệt các

dữ liệu về vật liệu lọc và các loại thực vật tối ưu trong thiết kế công nghệ đề ứng dung

trong điều kiên tại Việt Ngm chưa được nghiên cửu trước đây

=

Tai Việt Nam có nhiều loại cây có thể sử dụng để làm sạch môi trường nước, xất dễ tìm ngoài tự nhiên vả chúng có sức sống khá mạnh mẽ Trong dỏ, cây Sậy (Phragnatfes australis) 44 duoc ứng dựng nhiều trong xử lý ô nhiễm tại Việt Nam và trên thế giới |12, 21, 22, 23 Tuy nhiên, chưa có nghiên cứu dánh giá chỉ tiết, về sự

phù hợp cũng như biệu quá xứ lý ô nhiễm nước thái chăn nuôi lợn của cây Sậy trong

hệ thông CW ngâm dòng chây ngang tại Việt Nam Mặc đủ đã có nhiền nghiên cứu

cho thay Say phù hợp trong xử lý ác nước thải có tính chất lương đồng [32]

“Thành phần quan trọng của bãi lọc trắng cây nhân lạo là các vật liệu lọc cũng, dược nghiên cứu khả hạn chế Một loạt các vật liệu lọc đã dược sử dụng trong CW

như sồi, đá vôi, đất, cát, sét và các phụ phẩm từ các ngành công nghiệp (ví dụ: xỉ thép, bên phên) |45, 48] Nhìn chíng, sồi và đá vôi thường được sử dụng trong các

CW khác nhau [44, 50] Vi dy, trong nghiên cứu của Ma và es (2019), sói (cỡ hạt 10 x20 mm) đã được sử đụng cho ƠW để xứ lý nước thải sinh Hoạt nông thôn Đá vôi thường được sử dụng làm vật liệu đễ loại bỏ phốt pho [S5] Ngoài ra, cát là vật liệu kich thước hạt mịn vẫn được sử dụng rộng rải trong CW do khả năng loại bố 158,

kim loại nặng và các chât hữu cơ [56, 53, 57] Một số nghiên cứu đã sử dụng vẻ trầu

làm chất nên trơng CWs |61 | Tuy nhiên, các nghiên cứu mới đừng lại ở sở dựng don

lš một loại cấp phải vật liệu, việc đánh giá sử dụng các vật liệu lọc với các tý lệ, cấp phải khác nhau trong CW để xử lý nước thải chăn nuôi lợn chira được đánh giá trước dây Điều này gây khó khăn trong, lựa chọn thiết Š bãi lọc trồng, cây nhân tạo dễ xử

lý loại nước thai

Xuất phát từ tổn tại nêu trên, chúng tôi tiền hành nghiên cứu đề tài: "Nghiên cửu xử lý nước (hải chăn nuôi lựn sau biogas hằng công nghệ bãi lục trông cây nhân tạo ngầm dòng chảy ngang” nhằm lựa chọn được cấp phối vật liệu tối ưu và

sự phù hợp về loài TVTS được lựa chọn trong bãi lọc trồng cảy nhân tạo ngắm dong

chảy ngang Đồng thời, hiệu quả xử lý của mô hình bãi kọc trồng cây sẽ được thử

nghiệm trên quy mô phòng thí nghiệm và quy mô pilot ngoài hiện trường, Các dữ

liệu nghiên cứu trang để tài là cơ sở để ứng dụng công nghệ trên quy mô thực tế trong

điều kiện mỗi trường trang trại chăn nuôi lợn tại Việt Nam.

Muc tiêu nghiên cứu

Đánh giá được khả năng ứng dụng của công nghệ bái lọc trắng cây nhân tạo

ngâm đóng chảy ngang, rong xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau biogas tại Việt Nam

Nội dung nghiên cứu

- Đánh giả sự phủ hợp của cây sây trong bãi lọc rỗng cây nhân tạo ngắm dòng,

chảy ngang để xử lý nước thải chăn rồi lợn sau biogas

- Nghiên cứu lựa chọn các cấp phối vật liệu phù hợp ch bãi lọc trồng cây nhân tạo ngầm đồng chây ngang

- Đánh giả hiệu quả xử lý của hệ bãi lọc trồng cây nhân tạo ngắm đòng chảy

ngang trong quy mô phòng thi nghiệm: xác định hiệu quả xử lý theo các mốc thời gian khác nhau, nhằm tìm ra thời gian lưu tôi tru cho hệ thông

- Danh giá hiệu quả xử lý của của hệ bãi lọc trồng cây nhân tạo ngầm déng

chảy ngang trên quy mô 150 l/ng.đ

- Đánh giá hiệu quả xử lý của mô hình công suât 150 mm3ng đ

CHUONG 1 TONG QUAN

1.1 Tổng quan về hiện trạng chăn nuôi lợn và các vẫn để môi trường Hên quan 1.1.1 Tình hình chăn nuôi lợn hiện nay

Nghệ chăn môi lợn được ra đời sớm và rất phát triển Cách đây một vạn năm, chăn nuôi km đã xuất hiện và phát triển ở châu Âu và châu Á Sau đó, vào khoảng

giữa thể kỷ XVI bắt đầu phát triển ở châu Mỹ, thế kỹ XVII phát triển ở Châu Ức Số

lượng đầu lợn trên thể giới có xu hướng (ũng rõ rệt từ 940 triệu năm 2013 lên 977

triệu năm 2017 (Nguồn: FAO, 2018)

Đến nay môi lợn dã trở thành nghẻ truyền thống của nhiễu quốc gia Nhiều tước chăn nuôi lợn có công nghệ cao vả tổng số đàn lợn lớn như Mỹ, I3raxin, Dức, Tay Ban Nha, Cac nude tién tién có ngành chăn nuôi lợn phát triển theo các hình

thức công nghiệp và dạt trình dộ chuyên môn hỏa cao Tuy vậy, dàn lợn trên thẻ giới

phân bẻ không đến ở các châu lục: 70% số lợn được nuôi ở châu Á và chân Âu

khoảng 30% ở các châu lục khác Chuyển dịch nhanh, mạnh và vững chắc từ chăn

nuôi nhỏ sang chăn nuôi bán công nghiệp và công nghiệp lả ưu tiên hàng đầu trong,

chính sách chăn miôi lợn của các nước phát triển Khoảng 81 triệu tân thịt lợn đã được

sane xuất láng năm ở các nước dang phát triển Tổ chức EAO đự báo sản lượng này

tiếp tục tăng (VAO 2018)

Chăn muôi quy mô công nghiệp thâm canh công nghệ cao chủ yêu phát triển ở

các nước châu Âu, châu Mỹ, chau Ue va một số nước ở châu A, Phi, My La Tinh Chăn nuôi gông nghiệp thêm canh các công nghệ cao về cơ giới và tìn học được áp

dụng trong chuồng trại, cho ăn vệ sinh thu hoạch san phẩm, xử lý môi trường vả

quân lý đàn Các công nghệ sinh hợc và công nghệ sinh sản được áp đựng trong chăn

nuôi như nhân giống, lai tạo nâng cao khả nắng sinh sản và điều khiển giới tính Chăn nuôi trang trại bản thâm canh va chin nuôi nỏng hộ quy mô nhỏ và quảng canh phần

lớn ở các nước đang phát triển ở châu Ả, Châu Phi, Mỹ La Tỉnh và một số nước Trung

Đông, Chăn nuôi quảng cạnh tận dụng và đựa vào thiên nhiên, sản phẩm chắn nuôi

răng suất thấp nhưng được thị trường xem như một phần của chăn nuôi hữu cơ

Ngành chăn nuôi là một bộ phận quan trọng cấu thành của nông nghiệp và lá

„một nhân tổ quan trọng trong nên kinh tế Việt Nam Tỉnh hình chăn nuôi ở Việt Nam 'phân ánh thực trạng chăn nuôi, sử dụng, khai thác, chẻ biển và tiêu thụ các sản phẩm

dộng vật và tỉnh hình thị trường liên quan Chăn nuôi Việt Namn cỏ lịch sử từ lâu đời

và đông góp lớn vào cơ cấu kinh tế, xóa đỏi giăm nghẻo cũng như đời sống từ bao

năm qua Hiện nay, theo xu thê của một nên kinh tế đang chuyên đối, chăn nuôi Việt

Nam cũng có những bước đi mới và đại được raột số kết quả nhật định

Tổng đàn lợn năm 2018 dat 27,8 triệu con, tăng 1,494 sơ với năm 2017, din

nái giảm dân theo chỉ dạo chung, ước dạt 3,É triệu con, giảm 4,7 %, nhưng tỷ lệ nải ngoại đã tăng 5, 1⁄4 Đàn lợn thịt xuất chuẳng tăng 1,3% Đến năm 2019, ngành chăn

nuôi lợu đã phải đối mặt với bệnh địch tả kơn châu Phí (DTI.CP) xuất hiện và len

rộng Sau khi ô dịch đầu tiên được phát hiện tại miễn Bắc từ thàng hai, đến tháng 9

địch đã lan rộng khắp cả 63 tĩnh, thành phố Theo Tong cục Thông kê, tổng đàn lợn

cả nước dã sụt giảm mạnh, do đỏ sản lượng thịt lợn hơi xuất chuông trong năm 201 9

cũng giảm sâu so với năm 2018

lăng 1 1 Tổng đản và sắn lượng thịt hơi xuất chuồng,

24,89 triệu con, tương đương 80,31 se với tổng đản lợn trước khi có bệnh DTLCT,

tăng trưởng bình quân S.789á/tháng Quý T năm 2020 sẵn lượng thịt xuất chuồng đạt

hon 811 nghin tan, dy kién Quý 11/2020 dạt hơn 900 nghìn tấn; Quý 111⁄2020 dạt hơn

1,0 triệu tân; Quý TV/2020 dal gan 1,1 trigu tan Nhin chung, chin nadi len Viet Narn dang phục hỏi và phát triển nhanh sau dich bénh, Nhiéu tink dã chũ dộng tải đàn lợn rất tốt, Hà Nội đã tái đàn được 50% số đã tiêu hủy (600 ngăn con), Bắc Giang tái đàn trên 60% Tốc độ tái đàn lợn trung bình dang rất nhanh, dạt trên 17% |3]

1.1.2 Tình hình quản lý và xử lý chất thải chăn nuôi tại Việt Nam

Theo thống kê của Bộ NN&PTNT mỗi năm khối lượng nguồn thải từ chăn nuôi ra môi trường là một con số không lễ - khoảng 84,5 triệu tản/năm, trong đó, chỉ

khoảng 20% được sử dụng hiệu quả (lam khí sinh học, ủ phân, nuôi trăn, cho cá än, ), con lai 80% lượng chất thải chăn nuôi đã bị lăng phí và phần lớn thải re mỗi

trường gây 6 nhiễm

Nguyên nhân quan trọng, được xác dịnh gây ô nhiễm mỗi trường trong ngàn

chăn nuôi là do các trang trại sử đụng nhiều nước Kết quả khảo sát cho thầy, các trang trai chin nuôi sử dụng ÍLnước đều có thể đề dáng thu gơm chất thải rắn dé ban làm phân bón hữu cơ Chất thái rẫn thu gom từ chăn muôi lợn nái (do nuôi lợn nái

không được sử đụng nhiều mưóc) luôn được tiêu thụ tốt Chỉ có chăn nuôi lợn thịt hoặc chân nuôi bò sữa quy trổ công nghiệp sử dụng nhiều nước Mặt khác, công tác

quan lý mỗi trường chưa đáp ứng được như cảu của thực tế sản xuất Cáo quy chuẩn

ky thuật quốc gia về nước thải chăn nuôi theo QCVN 40-2011/BTNMT trước kia và

QCVN 62-MT.2016 /BTNMT hign nay déu qua cao so với khả năng thực tế ứng dựng,

công nghệ xử lý môi trường hiện tại, dẫn đến hâu hét các trang trại đều không thê đáp ving yêu câu đất ra do chưa có công nghệ xử lý môi trường chăn nuôi hiện quả dé theo

kịp các quy định về xã thôi môi tưởng, To khó có thể đáp ứng quy dịnh xã thôi niên

ở nhiều nơi, việc áp dụng biện pháp xứ lý mỗi trường của các trang trại chí mang tinh đối phỏ Vẫn còn tâm lý ưu tiên phát triển kinh lế, giảm nhẹ yêu tố môi lường ở nhiều cấp chỉnh quyển dịa phương nên việc quản lý và xử lý mỗi trường chăn nuôi

còn mang nặng tính hình thức

Những năm vừa qua, công nghệ biogas được người dân và các cấp chính quyển

ưu tiên sử đụng, tuy nhiên vẫn còn có nhiều kha khan, bat cap Dai với các công trình

Diogas quy m6 nhé, hién tong qua 18i cong suai xt by (quy mô chăm nuôi thay đối thường xuyên trong khi dung tich ctia him biogas [4 e4 dinh) va khi ga thira khong

sử đụng hết, xả trực tiếp ra môi trường là nguyên nhân phổ biến gây ô nhiễm môi

trường, Đối với chần nuôi quy mô trang trai, công nghệ biogas chưa thực sự den lại

lợi ích vẻ kinh tế do tổn diện tích đất, tốn chủ phí đầu tư lớn nhưng không đem lại

nguồn thu bỏ sung cho chủ trang trại, có tác động tiêu cực vẻ môi trường (khí ga sinh

ra hậu như không sử đụng, xã trực liếp ra môi trường, hầm biogas không được quan tâm vận hành, bóng không được sửa chữa do chủ trang trại không có động lực để bỏ

chỉ phí ra duy trì vận hành hệ thông nhắm đảm bảo hiệu quả xử lý môi trường) và hậu

quê xâu về xã hội (việc áp đụng biện pháp xứ lý môi trường chứ nuang tính hình thức, đổi phó lẫn nhan giữa các chủ trang trại và các cấp quản lý) Phần lớn khí gas sinh ra

từ các công trình biogas quy mô lớn hơn 50 m? đã và đang không được sử dụng hết

và xả Dỗ ra ngoài xuôi trường Nguyên nhãn chính của việc xả bễ khí gáy lẻ do các

công nghệ sử dụng khi gas đề phát điện, thắp sáng, chạy máy, còn nhiều hạn chế

như hay hồng vật, giá thành cao, không phủ hợp với điều kiện của Việt Nauu, dẫn

đến không, dem lại hiệu quả kinh tế thực sự cho người sử đụng |7|

Có thể nói, hiện trạng quản lý môi trường chăn nuôi hiện nay dang còn nhiều bất cập về quản lý, bể tắc về công nghệ xử lý chất thải chăn nuôi quy mồ trang trại, thiểu

sự quan tâm thỏa đáng của các cấp chính quyển về quản lý và sự đâu tư nghiên cứu tim kiếm các giải pháp công nghệ phủ hợp, bên vững, giúp vừa xử lý môi tường chăn

nuôi lại vừa mang lại thu nhập

pháp BVMT

sung, tạo động lực cho người đân áp đựng các biện

Trong quá trình xử lý chất thải chăn nuôi gia súc thường chúa thành 2 loại Xử

lý chất thải rẫn và xử lý chất thải lỏng Xử lý chất thải rần thường dược xử lý bằng,

các phương pháp sau: Ứ năng, ủ hẵn hợp, ti nguội, hằm ủ khí sinh học biogas Trên

thục lễ thì chất thải rắn chủ yêu được xử lý bằng ñ nóng và hảm biogas

San khi được xử lý, phân bón thu được sẽ đem sử dụng hoặc bản Có khoảng,

40 70 9% chat thai ran được ủ (thường là ú nóng), đóng bao bản lam phan bón tủy

tùng vùng Khoảng 30 —60% (lay vững) chất thải còn lại được xã trực tiếp rá no nuôi

cả với những mô hình chân muôi V.A.C, ra môi trưởng (kênh, rạch, mương dất) hoặc

tủ củng nước thải trong hầm biogas Hiện nay, hầu hết các cơ sở chăn nuôi không có

nhà xử lý phân hoàn chẳnh dạt TCVN 3775-§3, Với các chất thải rắn ngoài phân (ruột

số dụng cụ chăn nuôi, vật tư thú y ) chưa được xứ lý trước khi thải vào môi trường,

I1

hiên phương pháp được áp dung dé st ly chat thai ling trong chin nudi nh

Thổ sinh học như các loại hỗ én định chất thải hiển khí, hỗ én định chất thải kị khí, hỗ

tủy nghĩ, Sử dụng cánh đồng lọc và cánh déng tưới, Sứ dụng các thực vật thủy sinh

‘béo tam, béo cai, lục bình, sậy, lau, rong đuôi chó, thuỷ trúc, Hằm kị khí sinh học biogas

Noi tom lại, có thể rút ra vài nhận xói bao quát về công tác quản lý và xử lý chất thải chăn nuôi lọn tập trung ở nước ta hiện nay như sau [S]

1 Cơ sở chăn muôi lợn là nguồn gây ö nhiềm chất thái lớn nhất trong ngành chăn

nuôi Cần có sự đầu tư đáng kế của chính phủ để giải quyết các vẫn dé 6 nhiém dat,

xước và không khí ở những nơi này Sự hợp tác mạnh mẽ tù phía các nhà sẵn xuất

cũng sẽ là một yếu tố quan trọng

2 Có một khoảng cách lớn giữa những yêu cầu của tiêu chuẩn quốc gia về chất thái

và quản lý chất thải đổi với các cơ sở chắn nuôi so với thực tiễn đang điễn ra Nang lực f ho việc giám sát và thực thí ð cấp địa phương nói chưng còn yêu Áp lực

xã hội yêu, việc thực thi quy dinh con han ebé, chi phi dau tư cao và các ưu đãi chưa hợp lý là lý đo chính cho việc hạn chế áp dụng các biện pháp cải tiến về quản lý chất thải, đặc biết là trong các cơ sở chân nuôi quy mô nhỏ Ngay cỗ dối với những cơ sở

đã xây dựng, hằm khí sinh học, không có sự giám sắt để xác định xem liệu nước thái

từ hầm khí sinh học đã đáp ứng các tiêu chuẩn trước khi chúng được sử dụng làm phân bón cho cây trồng hoặc thải vào môi trường chung hay không

3 Chính sách cửa chính phủ tăng cường sân xuất chăn nuôi và khuyên khích chắn môi thâm canh cũng vấp phái sự hạn chế về xứ lý vả quản lý chất thải Tuy nhiên,

khó có thể khẳng định rằng hiện nay việc quân lý và xổ lý chất thải sẽ được cải thiên trong ngắn hạn Những trỡ ngại bao gồm trách nhiệm chồng chéo giữa Bộ Tải nguyên

và Môi trường: Bộ NN&PTNT trong việc giảm sát chất thải chăn nnồi, thiêu năng, lục kỹ mật và tải chúnh dễ giảm sát luệu quả ở các cấp dia phương và sự không kịp

thời xứ phạt người vi phạm

4 Về tình hinh xứ lý chất thái chăn nuôi lợn vẫn còn nhiều bắt cập Mặc dủ hầu hết

các trang trại đẻu có hệ thông xử lý bế biogas, tuy nhiên tình trạng ô nhiễm vẫn diễn

ra, đặc biệt chát lượng nước thất đầu ra chưa đạt quy chudn cho phép,

1.1.3 Thực trạng và nguyên nhân 6 nhiễm môi trường chăn nuôi tại

là định hưởng cho lĩnh vực này rong tương lai Cùng với hiệu quả kinh tế mang lại,

vấn để à nhiễm môi trường, nói chưmg vả ô nhiễm nước thải từ chăn muôi lợn trang,

trại là mệt thực tế gây bức xúc trong xã hội Kết quả nghiên cứa trước đây của một

sổ tác giá cũng như kết quả khảo sát của để tải tại nhiều trang trại chăn nuôi lợn tại 5

tỉnh thuộc miễn Bắe gồm Hà Nội, Vĩnh Phúc, Hưng Yên, Thái Bình và Hòa Bình cho

thay đánh giá trên vẫn còn nguyên giá Irị

Các trang trại nuôi lợn chủ yếu là tu phái, chưa đáp ứng được các tiêu chuẩn

*kỹ thuật vẻ chuông trại chăn nuôi l2o dó, năng suất chăn nuôi thấp va gay ö nhiễm

ôi trường một cách trầm trọng, ảnh hưởng xâu đên sức khỏe can người vả mỗi trường sống xing quanh Chất thải chăn nuôi không được xử lý triệt để khi xã ra môi trường gay ô nhiễm nguồn nước mặt, nước ngdm, mdi trường đất, không khí vả các sản phẩm nông nghiệp Đây chính là nguyên nhân gây ra nhiều căn bệnh về hô hấp, tiêu hoá, do trong chất thải chứa nhiều VSV gây bệnh, trừng giun

Qua cáo đọt điều tra khâo sát thực lế và đánh giá tài liệu tharn khảo, trong các

cơ sở chăn nuôi lợn, chứng tôi nhận thấy mồ hình biogas được ứng dụng rộng TÃI ở

hầu hết các trang trại lớn Công trình này không những xử lý được chất thải ma cỏn góp phản giải quyết bài toán năng lượng phục vụ sản xuất nhờ việc thu hồi nhiên liêu

khí sinh học

Trang Trại

Hình 1 1 Mô hình xử lý nước thải tại các trang trại chăn nuôi lợn phổ biển hiện

nay

Khao sat của tổ chú JICA vã Viện CNMT tnive day tats trang thal chan nuôi

lợn điển hình cho thấy lượng nước tiêu thụ từ 10-40 1/đầu lợn/ng.đ Nếu trung bình

lượng nước thải là 25-30 licon, lượng nước thải ra một năm lả con số đáng kể va

chất lượng nước thải tại các trang trại chưa đảm bảo, tiềm ân nguy co ô nhiễm môi

[Neuén: Viên Công nghệ môi trường, 2018]

Kết quả khảo sát về thành phan và múc độ ô nhiễm của nước thải chăn nuôi

lớn tang trại được tổng hợp ở bằng 1.2 Trước biogas lượng COD, TN, TP trong

nước thải rất cao với các số liệu tương Ung fa 3587 mg/l, 343 mg/l va 92 mg/l Sau

khi được xử lý ky khi bing ham biogas các thông số trên giảm còn 800 mp/1; 307mg/1

và 62mg/1 Tại các ao sinh học, cáo số liệu thu thập được cũng oòn kha cao: 161 mg/l

COÓD; 5S mg/I- TM và 12 mg/1- TP

Như vậy, nước thải sau biogas còn ö nhiễm COD, BOD, TN và tổng coliform Nếu nước thải nảy không được xử lý ma thai ra môi trường sẽ gây õ nhiễm nghiêm trọng, ãnh hướng đến sức khỏe con người vẻ đời sông của sinh vật thủy sinh Hảm lượng chất hữu cơ, N, P còn rất cao sẽ là một trong những nguyên nhân chính gây ra

thiện lượng phú đưỡng (ở hoa nước) tại các sông hồ tiếp nhận “Nö hơa” cửa nước

gây anh hudng xau den chat lượng nước như gây mùi khỏ chịu, làm giảm, thậm chi

làm cạn kiệt hàm lượng ôxy hòa tan trong nước, làm giảm đa dạng sinh học vả gây

Bang 1 3 Trang trai lợn vả nước thải sau biogas vả ao hỗ sinh học tại một số trang,

trại nuôi lợn [Nguồn: Viện Công nghệ môi trường]

Đối với nước thải chăn nuôi lợn, đặc tính nước thải thay đổi rất lớn do phương

pháp chăn nuôi, quản lý chuồng trại (như việc cỏ tách lỏng rắn hay không), điều kiên

của từng địa phương Những điều này ảnh hưởng lớn đến quy mô xử lý, duy trì hệ thống xử lý khó khăn vả tốn kém vẻ kinh tế Mặc dù hâu hết các trang trại mả chúng

tôi khảo sát đều đã có áp dụng một hoặc một vải phương pháp kết hợp đề xử lý nước

thải Tuy nhiện, chất hượng nước thải ra chưa đạt tiểu chuẩn xã thải Mặt khác, nguồn năng lượng là khi sinh học thu dược tử hằm biogas hầu như chưa dược sử dụng triệt

để, có trang trại thải thẳng khí ra môi trường, có trang trại sử đựng vảo mục đích dun xiâu và muội phản thấp sáng, còn lại hảu như chưa sử dụng dễ chạy máy phải điện Một công nghệ không quá phức tạp về xây dựng, trang thiết bị và vận hành đơn giãn, tồn

it nang lượng, chỉ phí thâp, hiệu quả xử lý chất ô nhiễm khá cao là vẫn đề rất có ý

xghữa về kinh tế, xã hội và môi trường hiện nay Các phương pháp xử lý khác như

phương pháp ky khí UASH, ky khí tiếp xức, lọc sinh học, xử lý biểu khi Aeroten

đã được một số tác giả quan tâm nghiên cứu và tỏ ra có hiệu quả nhưng hẳu hết mới

chỉ dừng lại ở quy mô thực nghiêm nhỏ

thải HIiện tại, công nghệ này đã được sử đựng rộng rãi ö nhiều nơi trên thể giới Trên

thể giới, rất nhiều vùng nông thôn hoặc tơi có quỹ đất rộng ở Đức, Na Ủy, Đan Mạch,

_Dức, Thái Lan, Cộng hỏa Séc, Thụy Sỹ, Bổ Dáo Nha, Trung Quốc, [hổ Nhĩ Kỹ, Nhật

Ban, Philippin, di 4p dựng công nghệ nay trong xử lý nước thải sinh hoạt va mước

thải công, nông nghiệp

Bai loc trồng cây ngâm có đồng chay theo chiêu ngang (HSE CW) là môi đăng, của bãi lọc trồng cây nhân tạo ngầm được phân biệt theo thiết kế với dòng chảy nude thải đất ngâm và theo chiêu ngang Nước thải được đưa vào từ một phía, chảy chậm

qua mỗi trường rỗng dưới bể mặt theo hướng ngang của dòng chấy chính và hội lụ

tại bễ thu nước, mực nước được điều chính tại bể thu trước khi rời khỏi hệ thống Suối quá trình này, mực nước sẽ được khống chế, nước thải sẽ đi qua các khu vực hiểu khi và thiểu khí Khu vục hiểu khí tập trung xung quanh rễ và thân rễ của thực vật thủy sinh, nơi giải phỏng khí oxy váo môi trường nên

Hinh 1 2 Cau tao bai lọc tròng cây cỏ dòng chảy ngằm theo chiêu ngang

Câu tạo của bãi lọc trồng cây cỏ dòng chảy theo chiều ngang vẻ co ban bao

gồm các vật liệu lọc vả thực vật thủy sinh Điểm khác biệt năm trong thiet ke dong

chảy nước thải trong hệ thông Dỏng chảy được thiết kể chây theo phương nằm ngang

vả hâu hết các hệ thông được thiết kẻ với đô đốc 1% hoặc hơn [§, 23, 56, 53] Việc

thiết kế bãi lọc phụ thuộc vào mục tiêu xử lý, quy mô, chất lượng nước thải đâu vảo

vả điều kiện môi trường Trong đó, lựa chọn vật liệu lọc vả thực vật thủy sinh phủ

hợp lả công việc cần ưu tiên thực hiện

1.2.2 Vật liệu lọc sử dụng trong bãi lọc trằng cây

‘Vat liệu được lưa chọn cho hệ thông bãi lọc trồng cây nhân tạo thường ưu tiên

dùng những vật liệu thiên nhiên gia công hoặc đã được xử lý, không đính, lây từ các

đá rắn và chắc, không chửa muối hỏa tan trong nước Trong các loại vật liệu này có:

cát, cuội, sỏi, đá dăm, đã dăm thải của các nhà máy nghiền đá, xỉ được tán nhỏ (nghiên

cứu trước trong phỏng thí nghiệm) Sôi là vật liệu được sử dụng phổ biển nhất, nhưng

các vật liệu khác như đá nghiên, và nhựa cũng đã được sử dụng [34] Sỏi lớn thường được ưu tiên sử dụng đề ngăn ngừa tắc nghẽn, sỏi nhỏ được trải một lớp mỏng ở trên

cùng của bãi lọc đề rễ cây phát triên tốt hơn

Cáo hệ thông bãi lọc khác nhau bởi dụng động chảy, mỗi trường và các loại

thực vật trồng trong bãi lọc, Dựa vào các đặc diễm của các loại bãi lọc trồng cây dễ thiết kẻ, lựa chọn vật liệu phủ hợp Có thể phân loại bãi lọc trồng cây thành hai loại

‘bai lọc trồng cảy ngập nước (dòng chấy mặU và bãi lọc ngẫu trồng cây (dòng chây ngâm) Phản loại bãi lọc trồng cây ngập nước phụ thuộc vào loại thực vật được trông,

trên bãi lọc Có 3 loại thực vật chính: thực vật chìm, thực vật nữa ngập nước, thực vật nổi Bãi lục ngắm trồng

y được phân loại theo hướng đồng chấy: đông chấy theo

phương ngang vả dòng chảy theo phương thẳng đừng ?

vào và điều kiện xử lý có thể lựa chọn hệ thông bãi lọc phủ hợp

vào nguồn nước thải đầu

Mô hình bãi lọc trồng cây ngập nước có cấu tạo khá đơn giản Hệ thẳng nay giống như những dâm lẫy tư nhiên Câu tạo co ban của một hệ thống bãi lọc trồng cây ngập nước gồm một lớp chống thắm, đất hoặc giá thể để trồng cây Lớp chống, thấm là một lớp đất sét tự nhiên hoặc vật liệu chống thấm nhân tạo được đối dưới đây

đề chống rò rĩ Trên lớp chống thấm là lớp đất hoặc chất liệu phủ hợp chơ việc sinh trưởng của các loài thực vật đầm lây Các loài thực vật được lựa chọn: rong đuôi chó,

bèo, sây, Nước thải với độ sâu tương đồi nhỏ chây theo phương ngang qua bê mặt

lớp đất Cầu tạo của hệ thông thường được sử dụng với dạng kênh hep va dai, dé sau của nước nhỏ, vận tốc chắy nhỏ cùng với sự có mặt của các loài thực vật, tạo điều kiện cần thiết cho chế độ gần như đỏng chảy đây

Các hệ thẳng bãi lọc ngẫm trồng cây đỏng chảy ngang ban đầu, được xây dung

vào những năm 1970 và đầu những năm ] 98O sử dụng chủ yêu là vật liệu đại có hiệu

qua trong quá trình lọc, tuy nhiên không duy trì được độ dẫn thủy lực cao Diễu này din đến ứ đọng dòng chảy và hiệu quả xử lý thấp dân Vào cuỗi những năm 1980,

các vật liệu thô (sối và cát sỏi) có đô dẫn thủy lực cao đã được giới thiệu ở Ảnh [18,

19] cho thây hiệu quả vượt trôi của chúng trong quá trình xử lý â nhiễm Với tru điểm

khả năng lạc tốt, độ dẫn thủy lực cao, các vật liệu nảy được lựa chọn Irong nghiên cửu vả ửng dụng tại các hệ thông bãi lọc nước sau nảy

TNhiễu nghiên cứu áp dụng những vật lidu loc khac nhau cho bai lac trong cay

Dée diém tiên quyết dễ chọn vật liệu cho bãi lọc trồng cây dòng chảy ngang là kích

thước vật liệu Theo Vymazal (2008) [65] đường kinh của vật liệu lọc được sử dung

trưng vùng đất ngập nước dòng chây ngang thay dỗi từ 0,2 an đến 40 nun Cac vat liệu lọc trong khu vực đầu vào cé kich thude tr 0,2-10mm va đầu ra nên chọn kinh

Thước 30-40 mm đề giảm thiển tắc nghẽn và nên mở rộng từ trên xuống đưới cùng, của hệ thống, Đổi với khu vực xử lý, nên dùng vật hệu có kích thude $-20 mim Val

liệu được lựa chọn trong hệ thống bãi lọc gồm có đá dăm, sói, cát, đã vựn Các vật liệu này có kích thước khác nhau được sử đựng tủy vào từng phần của bãi lọc

Các nghiên cứu về lựa chọn vật liệu cho bấi lọc trồng cây cho thây kích thước

hat vat liệu phù hợp chủ nằm trong khoảng 1-30 mm, trong đó 1-16 man là kích

thước được sử dụng rộng rãi nhất [81] Kích thước hạt chú yêu được sử dụng trong,

‘bai lọc ngâm trồng cây đong chảy đứng ở các nước châu Âu là từ 8 đến l6 mm [20]

Các hạt trong phạm vi kích thước này có dộ dẫn thủy lực tốt phủ hợp cho tầng trưởng,

thực vật và có tác dụng xử lý tốt nước thái [67] Theo số liệu thống kế của 1:PA, kích

thước vat liệu được lựa chọn phố biên trong hệ thông bãi lọc trồng cây gồm các hạt

đá sỏi có kích thước từ 20-25 mm, đã thỏ trong khoang 40-50 mm Dé dam bảo hiệu

quá loại bố trong khi ngăn chặn sự tắc nghẽn va đám báo thời gian lưu của hệ thống

[63]

Kích thước hạt cé liên quan chặt chế đến độ rễng va độ dẫn thủy lực cửa vat

quả xử lý của các hệ thông bõi lọc ngẫm trồng,

cây, Dảng sau day (thea EPA) cho thay 49 réng v

lấn thủy lực của các vật

Số liệu băng 1.4 cho thấy độ rống và độ đân thủy lực của vật liệu lớn với kích thước hạt lớn hơn Nêu kích thước hạt quả nhỏ, vật liệu sẽ có độ rỗng rất tháp và độ din thủy lực thấp, có thể gây tie nghẽn dòng chảy hệ thống bãi lọc Lượng nước không lưu thông, ử dong anh hưởng đến sự phát triển bình thưởng của thực vat

Ngược lại, rêu kích thước hại quả lớn, nước số thoát niermh hơn Hơn nữa, hạt kích

thước lớn, lớp vật liệu số có diện tích bễ ruặt riêng thấp, không thuận lợi cho sự phát

triển của vị khuẩn [20] và sự phát triển, lan rộng của rẻ cây

Bảng 1 4, Độ rồng và độ dân thủy lực của các vật liệu [63]

thuộc vào độ dày của lớp vật liệu theo thiết kể Cooper và cs (2005) [17 | nghiên cứu

khả năng xứ lý của hệ thống bãi lọc ngâm trồng cây với các cấp phối hạt vật liệu

Theo Cooper độ dày của các lớp vật liệu khác nhan có thể đóng vai trỏ riêng biệt Vai trỏ chính của lớp dáy bãi lọc là để thoát nước thải dã xử lý qua các lớp ở ưêu Lớp

nảy đổi hỏi có tỉnh thấm tốt và thường được lựa chọn các hạt có kích thước lớn

Cooper lựa chạn sỏi, đá có kích thước lớn ở lớp đáy trong hệ thông nhằm thuận tiện cho quá trình thoát nước bởi dộ rỗng giữa các hạt khá lớn, khả năng, lưu thông dòng,

cháy dễ dáng Lớp vật liệu ở phía trên cùng có nhiệm vụ tạo điều kiện thuận lợi cho

khả năng phân hủy chất ô nhiễm, lớp này không chỉ giúp ích cho sự phát triển và lan

rộng của hệ thống rễ cây mả còn cung cắp bê mặt gắn kết lớn cho sinh trưởng và sinh sản của vi sinh vặt Các vật liệu cỏ khả năng thâm tắt đẳng thời tạo độ xếp cân thiết

để rễ cây phát triển được lựa chọn lâm lớp trên cùng Các hạt có kích thước tương đội

xhỏ dược lựa chọn làn vật liệu lọc ở lớp này Trong nghiên cứu của Zbang Hongyang

7E] về xử lý nước thái bởi hệ thống bãi lọc ngầm trồng cây, lớp vật liệu trên củng, sử

dụng cát thô và đất, các lớp vật liệu khác gồm lớp đáy lồ sối thô có kich thước bạt

deo déng tit 40 mm dén 60 mịm, phần giữa được tạo thánh từ sói, đá nhỏ có đường,

kinh khoang 20 mm

Trong nước thải, đặc biệt là nước thải chăn ruôi và sinh hoạt chứa hàm lượng,

COD, phat pho nity cap Quá trình loại bố các chảt gây õ nhiễm trong nước thải phụ thuộc vào đặc tính vật liệu có phù hợp cho sự phát triển thực vật, v1 sinh vật vá các

quả trình biên đối của cáo hợp chat phết pho, nito trong hệ thắng bãi lọc trồng cây

Thông qua nghiên cứu về khả năng loại bỏ chất ö nhiễm của các vật liệu kháe nhau,

Zhang Man và cộng sự (2013) [79] dã dưa ra bảng tổng hợp vẻ đặc tình của các vật

liệu được trình bây 6 bang 1.5

Bang 1 5 Đặc tính của các vật liệu sử dụng trong bái lọc trồng cây [79]

Đã vôi Loại bỏ tết phốt pho, nhưng vi smh vat kém phát triển

Zeolite 'Thuận lợi quả trinh khử nitơ, độ dẫn thủy lực cao

Than — hoại | Bề mặt lớm, khả năng hấp phụ cao, kích thước nhỏ

Cat ‘Tham nước tốt, khả năng ứng dung cao loai bé chat 6 nhiém

Dat ‘Thye vat dé phat trén, kha n&ng loc tét, dé din thity hrc khéng cao Sói Loại bỏ tốt phốt pho, thuận lợi quá trinh khử nitơ

kích thước hal thé có liệu suất lại bỏ cao hơn số với kích thước lớn nhưng hiện

tượng tắc nghẽn lại để xảy ra hơn khi sử dụng hỗn hợp vật liệu nảy Một số nghiên cửu của các tác giả khác cho thầy tro bay có tác dung loại bỏ phốt pho tương đổi cao, nhưng do độ kiềm cao làm bắt lợi ch sự phát uiển của thực vật Vì vậy tro bay không,

phù hợp lựa chọn làm vật liệu cho bãi lọc 'Than hoat tinh va zeolite có khả năng loại

"bỏ tốt chất ô nhiễm nhung giá thành của hai vật liệu này khá cao và không khá thị khi

1.2.5 Thực vật sứ dụng trong bãi lọc trỗng cây nhân tạo

Nhiéu TVTS trong hé sinh thai dat ngập nước bao gồm đất ngập nước nhân tạo dùng để xứ lý nước thái 1'V'T§ lá thành phân quan trọng của hệ sinh thái đất ngập

nước và có vai trẻ trong quá trình xử lý nước thải Những TVTS mọc ở đây gồm thực

vật có mach (bat kin va dương xÏ), rêu và một số tảo lớn trong dó thực vật hạt kin chiếm tu thể, TVTS giống như tất cả các cơ thể quang tự dưỡng khác sử dung nang tượng ảnh sáng mặt trời đế đồng hoá CO: từ khí quyền, sản xuất chất hữu cơ cung, cấp nguồn năng lượng cho cáo cơ thể đị dưỡng như động vật, nắm và vi khuẩn Hệ

sinh thái đất ngập nước chủ yếu lả cây thuỷ sinh là một trong số hệ sinh thái có răng,

suât sơ cấp cao nhất do có sự đôi đào vẻ ảnh sáng, nước và chất đính dưỡng [73]

TVTS bong ving đất ngập nước có thể được phân ra các nhóm chính satr

~ TVTS nữa ngập nước: đây là thực vật chủ yếu trong đất ngập nước có thân

và lá nhô lên khỏi mặt nước và hệ rỄ phát triển rộng Thực vật thích nghi vẻ hình thái với việc mọc ở nơi ngập nước do có các khoang khí lớn bên trong thân để vận chuyển âxy đến rễ TVTS nay bao gồm các loài như Sây /?hragmifes spp) có Nên hay đuôi

20

méo (Typha spp.), Coi (Cyperus spp.), Bac (Juncus spp.), Nin (Scirpus spp.), Tac

(Carex spp.), Ludi đồng (/ris spp.), Simg (Nymphaea spp.)

T8 nổi Các loai sống nỗi trên mặt nước nhu béo ‘Tay (Hichhernia crassipes), bèa Cai (Pistia stratiotes) va béo Tam (Lemna spp va Spirodella spp.)

- TVTS sống chìm đưới mặt nước: TVTS này có mô quang hợp hoàn toàn

Trgâp trong nước nhưng hoa lại thường phối ra liên trật nước, Ví dụ: rong Đuôi chỗ (

Myriophyllwn spp.), rong, Dudi chén (Ceratophylium spp.)

Thực vật sống chìm có đặc điểm là sinh trưởng phía đưới mặt nước suốt cả vỏng đời của nó Thực vật sông chìm hấp thu oxy hòa tan trong nước (ban đêm cho

quá trình hô hấp) và carbơnie Irong nude (ban ngay — cho quá trình quang hợp) và

nhiều loài côn có thê sử dụng các bicarbonate hoa tan cho qua trinh quang hợp Hầu hết các loài thực vật sống chim có rễ bám vào lớp bừa đáy, tuy nhiên có một số loài không có rễ và trôi nổi Lự do thie rong Pudi chdn (Caon’s tail — Cerataphyihzna demersum) Déi voi các loài sống chim tất cả các bộ phận chịu trách nhiệm quang,

hợp đêu nằm đưới mặt mước (Cook, 1996), thân và lá thường mềm do không có lignin

Eảm cho chúng có độ lĩnh hoạt cao chịu đựng được sự chuyển động của đồng nước

xà không, bị tốn hại Các loài thực vật sống chim cỏ rễ bám vào lớp bún đáy lẫy các đưỡng chất cân thiết cho chúng từ lớp bùn đáy, một số ít đường chất vị hương sẽ được chúng hấp thụ lừ nước |6]

Vai lrò xử lý nước thái của TVTÑ được thể liên ở các khía cạnh sau

—_ Trao đổi khi:

TVTS có những đặc điểm thích nghỉ vẻ hình thái với sự phát triển trong nước, đặc biệt là chứng có các lã khí giứp cho sự vận chuyến Oz vao ré va bản rễ Sự vận chuyển O¿ vào thân cây giúp cho sự hô háp của các mô đồng thời cùng cấp cho đói

rễ sự thoát khí Ö› Chính nhờ sự thoát khí Ö› từ rễ làm tăng điển kiện Oz hoá trong

lớp nên ky khí, kích thích sự phân huỷ hiểu khí các vật chất hữu cơ và sự lặng trưởng của vị khuẩn Nitrat hoá Sự vận cluyén khi trong TVTS có thể

tán do sự chênh lệch nông độ hay áp suất trong các lỗ khí Các khi sẽ được vận chuyển

ty ra bởi sự khuếch

từ nơi có nông độ cao hoặc áp sual cao đến nơi có nông, độ thấp hoặc áp suất thân

(hap thy, thai Or ) có ánh hưởng tới các quả trinh

xử lý tỳ thuộc vào mô hình thiết kế khác nhau

Trong đất ngập nude, chúng phân hỗ lại và giảm tốc độ các luồng không khi

xước củn dỗi, rổ cây xáo Irn lam xép dit, đẳn dần sẽ lưn ên định tính đẫn tước của đốt

—_ Nơi cư trú cho sinh vật:

TVTS còn có các chức năng khác như cung cấp nơi sống cho vì sinh vật TVTS

cung cấp ving bề mặt lớn cho các vi sinh vật bám đính phát triển, phần thần và lá của

TVTS chim trong nước tạo một vùng bế mặt lén cha các sinh vật Các nhóm tào

quang hợp đây đặc cũng ruư vì khuẩn va động vật đơn bào xâm chiếm các mỗ thực vật Tương tự như vậy, rễ cây chìm dưới dất cung cấp bẻ mặt cho vi khuẩn bảm định trên các vật rắn chim trong nước chịu trách nhiệm chủ yếu cho các quả trinh ví sinh xây ra trong hệ thông dt ngập nước

—_ Hấp thụ chất dinh dưỡng:

YVI'S doi héi cdc chit dinh dưỡng cho sự sinh trưởng va phat triển, chủng hắp thụ chất đình đưỡng thông qua rễ và đôi khi thông qua phan thân và lá chìm dưới

2

nước Chất đình đưỡng được loại bổ khỏi hệ thống nhờ thu hoạch sinh khối Nếu không thu hoạch sinh khỏi, lượng chủ yếu chất dinh dưỡng trong mỏ thực vật sẽ bị 'phân huý và quay trở lại hệ thẳng,

—_ Điệt vi khuẩn:

Rễ của TVTS có thể sinh ra một số chất, đặc biệt là có sự thải ra Ôa vào trong,

tầng rễ có tác động tới các clra trình sinh hoá của sự trằm tích Người ta định tỉnh điều

này nhờ vào việc nhận biết được mâu hơi đỏ liên quan đến dạng Oxif sắt trên bê mặt

xổ Một sẽ loài TVTS có thể sinh ra chất kháng sinh từ rễ của nó Do đó, các ví khuẩn

ô nhiễm trong trước bị biển mắt sau khi cho đi qua hệ thống trồng loại thực vật nảy

Ngoài ra một lượng lớn các chất hữu eơ cũng được tạo ra từ rễ của TVTS Đây lả một

nguồn Cacbon hữu cơ căng cấp cho quá trình phản Nitrat vả do dé lam tăng sự loại

bỏ NOy trong một số loại đất ngập nước

Cho đến nay, loại cây được sử dựng phố biển nhất cho các hệ thông IIFS CW

là cây Sây.[19] Đây là một loại cô sống lâu năm và chịu được lũ hụt với hệ thông thân

TẾ rộng thường xuyên xuống độ sâu khoảng 0,6—1,0 mm Thân cứng và rổng, có chiều

cao chổi từ dưới 0,5 m đến khoảng 8 m Sậy xuất hiện trong các quản xã nước ngọt, Trước lợ và lrong một số trường hợp, các quần xã ven biển gần nhà trên khắp thê giới

Say có thích ứng với pH réng, va rat plu hop với điều kiên nhiệt đới nóng âm và cỏ

nhiều khu vục đất ngập nước bó hoang của Việt Nam Nhiệt độ, độ mặn vả mực nước

0 ppt (29) ảnh hưởng đến sự nảy mắm Độ sâu của nước hơn 5 cu: và độ ruặn trên

ngần ngửa sự nãy mẫm Quả trình náy mâm không bị ảnh hưỡng bởi độ mặn dưới 10

tpt (1%) nhưng giảm ở độ mặn cao hơn Tỷ lệ này mâm tầng khi nhiệt độ tăng từ 16

đến 25C và thời gian cân thiết để nãy mâm giâm từ 25 đến 10 ngày trong cùng một

phạm vi nhiệt độ

Sậy có thể mọc trên nhiều môi trường ô nhiềm nước khác nhau và có khả năng,

phục hẻi nhanh chóng Sây có khả năng mọc lan rộng tụ nhiên với tắc độ nhanh

chong Say cé thé ur tai simh bằng rễ và thân Thân và rễ của Sậy co thé ông được lừ

3 — 6 năm và chỗi mọc thẳng đứng ở gốc vào cuối mùa hè mỗi năm Sự phân bố của

nó phố biến khắp Châu Âu, Châu Phi, Châu Á, Úc và Bắc Mỹ trong khoảng từ 10

dén 70 vi d6 (Hawke & Jose, 1996)

1.3 'Tình hình nghiên cứu kiểm soát nước thải chăn nuôi bằng thực vật trên thế giới và Việt Nam

1.3.1 Tỉnh hình nghiên cứu về nước thải chăn nuồi lọn trên thế giói

Tiiện nay, chất lượng nude đang suy giảm do su 6 nhiễm của các chất ô nhiễm

khác nhau trong nước, khiến cho nguồn nước sạch ngày cảng khan hiém ở mội số nơi Nói cách khác, nước sạch đang trở thành một trong những môi quan tàm lớn nhất của thẻ kỷ XXI Dễ giải quyết các vẫn để vẻ nước, các phương pháp xú lý ước thái khác nhau đã được áp dụng, nhưng các phương pháp xử lý nước thải truyện thống và kiện có như xứ lý bằng bún hoạt tỉnh, xử lý vi sinh, xứ lý sơ cấp tầng cường hỏa học (CTET) Hệ thông ao tích hợp tiên tiến (AIPS), sục khi và kị khi, v.v rất tốn kém

va trong hau hết các trường hợp là không thực lé hoặc không phủ hợp với các công đồng nhỏ hơn và các ngành công nghiệp nhất định Hiện nay, công nghệ sinh thải sử dụng thực vật thủy sinh đã được sử dụng để xử lý nước thải Dây là một cồng nghệ tiêm năng của nhà máy để khắc phục ô nhiễm đãi và nước

Công nghệ xử lý ô nhiễm nước có sử dụng loài TVTS đã được sĩ dụng rộng

rhi trên thế giới từ nhiều thập ký qua đề xử lý nước thái công nghiệp và sinh hoại

Trong các năm gắn đây, công nghệ này được sử đụng như là phương pháp hiện quả

và được xã hội chấp nhận Irơng xử lý nước thải chăn nuôi lợn với chủ phí thấp và vận

Bành dơn giản [2]

Nghiên cứu cúa L Xindi va cs (2003), sit dung có Vetiver và thủy trúc (Cyperus aiternifolius) trong điều kiện thí nghiệm theo mẻ với hàm lượng COD, BOD, dau vào tương ứng là 825mg/1, 500mg/1 Sau 8 ngày thí nghiệm hệ thống dã loại bỏ được 56,5% với COD va 59,9% BOD [76] P.G Liumt và cs (2002) đã sử dụng,

"hệ thông đàng mặt đề nghiên cứu xử lý nước thải san cổng, đoạn xử lý yếm khí ở trang,

trại chăn nuôi lợu [31], kết quả cho thây, với tải lượng N đầu vào dao động trong Lit

3-25kg/ha,ngày, tỉ lệ loại bó N của hệ thống đểu đạt trén 80% ‘Theo Poach va os

24

(2003) [51], hé thong có khã năng chuyển hóa T-N khá cao, ngoài ra hệ còn giâm

khán năng bay hơi amoni Sinh khỏi thực vật và khả năng tich lũy định dưỡng trong,

hệ thống cũng tương đổi lớn Với tải lượng COD khoảng 590 kg/ha/ngày, sản lượng,

có Tien (Cynodon đactylon) thu dược dạt khoảng 68,3 tản/ha, hàm lượng T-N tích lây trong cây khoảng 2043kg/ha rong công bổ khác của Huat và cs (1999) với hệ

théng tréng hén hop Typha latifolia va Sparganium americanum, hàm lượng T-N tích

lũy là 438kg/hụ và 338kg/ha năm trong hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi lợn

Cáo dẫn hiệu về hiệu quê xử lý nước thải chăn nuôi của các loại hình công nghệ sinh thái với TVTS hoạt dộng ở nhiều nơi tại Mỹ cho thấy loại hình dòng cháy trên

bể mặt có hiệu qua cao, chỉ phí thập so với kiểu đòng chảy ngâm lại để quân lý và duy trì tuy hiệu quả có kém hơn về mùa lạnh Công nghệ dòng chảy ngắm có hạn chế khi xử lý nước thái chăn nuôi do bị bịt vì chất lơ hìng và giá thành cao còn hệ thông, thực vật nối có giá thành cao hơn, hay bị sâu bệnh nếu không trồng phối hợp các loại cây Tuy vậy, việc có thể sử dụng làm thức ăn có thể là cứu cảnh

1.3.2 Tình hình nghiên cứu về nước thải chăn nuôi lợn tại Việt Nam

Ở Việt Narn, các nghiên cứu về khả năng xử lý nước thải của một số loài TVTS

đã được tiền hánh từ những năm 1990 Tuy nhiên, nghiên cứu mang tỉnh công nghệ

liên quan đên xử lý nước thải nhật là nước thải chăn môi lợn mới được chú ý trang

Trhững niin gan day

ủi Thị Khu Anh và cá 2019 đã sử dụng mô hình bối lọc trồng gây nhân tạo

sử dụng cay say (Phragmites australis Cay.) trồng trên các lớp vật liệu lọc sỏi, đã vôi

và vô trâu đề xứ lý nước thải chăn nuồi lợn sau biogas Kết quả thí nghiệm cho thay, Trước thải dầu ra đạt quy chuẩn cho phép, pH của rước thấi luôn én định trong khoảng,

tử 6,9 đến 7,2, hiệu suất loại bỏ tông phốt phơ lên đến 86%, các chí tiêu khác nÌyự TSS, COD, tổng NHớ và Amori đều giảm đáng kể, hiệu suất xứ lý lần lượt là 78%, 14,0%, 67,1% và 74/2% sau 168 giờ thí nghiệm Bãi lọc trồng cây nhân tạo có hiệu suất xứ lý cao, thời gian xử lý ngắn và có triển vọng ứng dụng trong xứ ly nước thái

chăn muôi lon sau biogas [2]

TRaingô và lục bình có khả nắng thích nghi và sinh trung tốt trong môi trường, nước thải Hiệu suất xứ Ìý nước thái của rau ngõ dối với dộ dục là 96,94%; COD là 44,97%; Nitơ tổng là 53,60%¿ và phosphat tổng là 33,56% Các số liệu tương ứng thu

dược với lục bình là: 97,79%; 66,10%, 64,36% và 42,54%, Khả năng xử lý nước thải

chăn nuôi lợn của cây ngỗ trâu và rau muống cũng, được thứ nghiệm ở qui mô chậu

vại và múc ô nhiễm không cao Với nước thải cé BOD: 57,5 mp/l, NIL}': 36,9 mp/l

va PO4: 50,4 mg], cả hai loại cấy đều sống được wong nude thai Luong BOD, NH

bị loại bố gần hết váo cuối thí nghiệm 30 ngày

Cáo cán bộ của Viện Công nghệ mỗi trường (Trần Văn Tựa, Đặng, Đình Kim,

Bui Thị Kim Anh ) đã có nhiêu nghiên cứu từ năm 2004 đến nay vẻ lựa chọn các

loài thực vật, xây dựng công nghệ đất ngập nước nhân tạo để xử lý nước thấi ô nhiễm các chất hữu cơ như nước thải chế biến thủy sản, nước thái chăn nuôi lợn, (Để tải cap Nhà nước “Nghiên cứu và ứng dụng công nghệ tiên tiễn phù hợp với điều kiện Việt Nam dễ xử lý ô nhiễm môi trường kết hợp với tận dụng chất thải của các trang

trại chăn nuôi lan”, Mã số KC.08.04/11-15, nghiệm thu ngày 24/7/2015; Dễ tải cấp

hà nước “Hoàn thiện công nghệ và hệ thống vừ Í0 nước thải chăn nuôi sau xử lý Biogas quy mé trang trại dấp ứng giy định xã thải”, Mã số KC.08/16-20) Trong, xăm 2017, oác cản bộ của phỏng Thủy sinh học môi trường đã tham gia từ vân hệ lọc

và trắng cây trên toàn bộ 43.000 m? bai lọc trắng cây trong hệ thắng hồ sinh hoc dé

xử lý nước thải của công ty thép Formosa, Ha Tinh; Ung dung céng nghé tai công ty đệt PaoiEfie Hải Dương, một sẻ trang trại chăn nuôi lợn quy mồ công nghiệp Ngoài

ra, nhóm nghiên cứu còn thực hiện nhiều đê tài, dự án liên quan đến sử đụng công 1ghệ đất ngập nước nhận tao rong xử lý nước thải

Nhân chung, công nghệ bãi lọc trồng cây nhân tạo đã và dang dược nghiên cứu

từng đụng tại nhiều nơi trên thế giới (tại Đức có 50.000 hệ thống: Bắc Mỹ: 8000;

Vương quốc Arir 1000, Tlaly: 300, Đan Mạch: 200, Cong hoa Cvech: 160, Ha Lan,

Bé Dao Nha: 120, ) Điều này cho thdy đây là công nghệ phù hợp dẻ xử lý nhiều

loại nước thải và điều kiện môi trường ở nhiều quốc gia khác nhau Tại Việt Nam, các nghiên cứu về bãi lọc trồng cây nhân tạo đã được ứng đựng xử lý các loại nước

26

thải có hàm lượng chất hữu cơ và chat định đưỡng cao Mô bình xử lý thực tế cũng

đã dược xây dựng thử nghiệm vả cho hiệu quả kha quan Có thẻ thấy dây là công, phệ hoàn toàn có thể tmg dụng để xử lý nước thải chăn muôi lợn sau biogas tại Việt

Nam

CHUONG 2 DOI TUONG, NOI DUNG, PHUONG PHAP NGHIEN CUU

2.1 Đối tượng nghiên cứu

- Cay say - Phragmites australis (Cav.) là một loài cây thuộc họ hòa thảo

(Poaceae), phan bé 6 nhimg ving đất lây ở cả khu vực nhiệt đới và ôn đới của thể

giới Sây được thu từ ven Sông Hồng vẻ trồng trong Viên Công nghệ môi trường,

Viên Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam

~ Các vật liệu lọc được tân dụng từ các loại vật liêu sẵn có, giả rẻ tại Việt Nam:

cát, vỏ trâu; đá vôi (kích thước 1x2em); sỏi (kích thước 2x4em) được rửa sạch, đề rảo

nước trước khi đưa vảo hệ thí nghiệm

Vỏ trấu

Hình 2 1 Vật liệu lọc sử dụng trong thí nghiệm

~ Nước thải chăn nuôi sau biogas được lây tại trang trai chăn nuôi lợn với quy

mô 4000 con lợn tại xóm Trại, Tốt Động, Chương Mỹ, Hà Nội Thông số chất lượng, nước thải đầu vào được trình bảy tại bảng 2.1

28

Rang 2.1 Thông số chất hượng nước thải đầu vào

2.2 Phương pháp nghiên cứu

2.2.1 Phuong pháp thu thập và tổng hợp tài liện

Phương pháp nghiên cửu tái liệu là phương pháp nghiên cứu các tải liệu, tap

chỉ, các báo cáo khoa bọc, tham luận ngành để Em kiếm, thu thập thông tín có liên quan dén dé tai minh dang quan tam Sau khi áp dụng phương pháp tải liệu đã thu

thập được những nguồn tài liệu tham khảo như:

—_ Tổng quan về nước thải chăn nuôi

— Tổng quan về công nghệ bãi lọc trồng cây nhân tạo ngâm dòng chảy

ngang

Cac tai liệu khoa học sách, bảo, tạp chỉ về phương pháp sử dụng, bãi lọc

trồng cây nhân tạo trong xử lý nước thải

2.2.2 Phương pháp bổ trí thí nghiệm

2.2.2.1 Bố trí thí nghiệm khảo sát khả sự phù hợp của cây Sậy trong IISF CW

để xữ lý nước thải chăn nuôi lựn sau biopas

a, Đánh gia kha ning chẳng chịu của Sậy trong các nồng độ 6 nhiễm khác nhau

Cây Sây trước khi sử dụng cho thí nghiệm được wom trong bau (dat, mun cura, phân vi sinh) trong thời gian 3 tháng Chọn những cây khóe mạnh, có số nhành, chiểu đài lá và chiều đài đễ tương đương (mỗi nhánh cây dai 20 em) đề trồng thí nghiệm

Thi nghiệm nhằm đánh giả khả năng chồng chịu của Sậy ở các giá trị COD, NAG} và pH khác nhau Các ngưỡng chống chịu được thiết lập đựa lrên kết quả khảo sát nông dé cde chat ô nhiễm trong nước thải chăn nuôi lợn sau biogas Cây được

trồng theo phương phán thủy canh trong các chậu có dung tích 5 lít Mỗi công thức

được lặp lại 3 lần TVTS dùng cho thí nghiệm là gác cây súc sống khoẻ, nhiều rễ, kich thước tương đối dòng đều nhau Hàng ngày bỗ sưng lượng nước bay hơi của các chậu thí nghiệm Sau 4 tân cân khối lượng cây để đánh giá sự sinh trưởng của cây ö các giá trị COD, NHÀ! và pH khác nhau

Pha cac dung dich me dé digu chinh gid trị COD, Ny", pH khi dt thí nghiệm glucose 100.000 mg/l, NHsCl 10.000mg/1, HNOx 1M, NaOH 1M

Củc công thức tht nghiém duge tinh bay trong bang 2.2:

Bang 2 2 Công thức thí nghiệm khả năng chống cluu của Sây

Cân sinh khối: cây được với ra khỏi môi trường, để ráo nước Sinh khối cân bằng cân phân tích Sartorius (Đúc)

b Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau biogas của cây Sậy

Cây Sây trước khi sứ dụng cho thí nghiệm được ươm trong bau (dat, mun cua,

phan vi sinh) trong thời gian 3 tháng Chọn những cây khỏe mạnh, có số nhánh, chiêu

đại lá và chiêu đài để tương đương (mỗi nhánh cây dài 20 cm) đề trắng thí nghiệm

Thí nghiệm sử đụng các bình có đụng lich 20 lít ược bố trí như sau: mỗi bình

chia làm 3 lớp, thực vật thủy sinh ược tròng trên lớp vật liệu trên củng gồm 6 khóm khoảng cách 15 cm + 15 cm Mẫu đổi chứng khỏng trồng cây Thể tích rước rỗng

của bình là 101íL Thí nghiệm được lắp lại 3 lẫn Trong đó, cây Sây được trồng lrên

hệ vật liệu đã, sối, cát trong vòng 30 ngày

Đổ 10 lit nước thải chăn nuôi lợn sau biogas vào các chậu thí nghiệm Lấy

ấu ở các móc thời gian khác nhau: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ngày Mãi lần lây 100 rai mẫu nude dé phân tích sự thay ôi hàm long cia pH, TSS, téng N, tong P, COD, NH

của các công thức thí nghiệm

2.2.2.2 Bố trí thí nghiệm lựa chọn các cấp phối vật Liga loc pha hop cho HSF CÝW để xứ lý nước thấi sau biogas

Bổn mồ hình bãi lọc trằng cây nhân tạo ngảm đông chảy ngang thử nghiệm

(đải x rộng x cao - 2m x 0,5m x 1m mỗi mô hình) với cáu lớp vật Hiệu lọc khác nhau

dược thiết kế dễ lựa chọn vật liệu lọc phủ hợp (Hinh 2.2, Bảng 2.3) Sói (kich thước

30 x 50 rnm), đá vôi (cich thước 15 x 20 ram), trấu và cát được sử dụng làm vật liệu loc (Bang 2.3) Phragmitesaustralis Cav and Cyperusalternifolius T duge wom trong,

môi trưởng nước thải chăn nuôi lợn sau biogas khodng 1 tuân để thích nghĩ với mỗi

trường Sau đó, hai loài được trồng xen kế trong bền mô hình CW với chiêu cao ban

dâu là 20 em và mật dé 60 chéi/m? (30 chéi say va 30 chéi thủy trúc), Khả năng sinh trưởng của hai loái thực vật được xác định bằng cách đếm chổi vá đo chiều cao cây

vào cuải thí nghiệm Thí nghiệm được tiên hành trang 90 ngay Tắc độ dong vào là

100 tít mỗi ngày cho mỗi hệ thông, tương ứng với tốc độ tải khối lượng T88, N, P và