Biện pháp xử lý nước thải chăn nuôi bằng thực vật thủy sinh

BIỆN PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI BẰNG THỰC VẬT THỦY SINH CN Nguyễn Thị Anh I. GIỚI THIỆU Nước thải trong chăn nuôi bao gồm nước tắm rửa, vệ sinh chuồng trại gia súc, máng ăn, máng uống là loại nước gây ô nhiễm nặng nhất vì nó có chứa các chất vô cơ, hữu cơ, khoáng chất Hàm lượng chất hữu cơ trong nước thải chăn nuôi chiếm khoảng 70- 80 %, bao gồm: protein, lipid, hydrocacbon và các dẫn xuất như cellulose, acid amin. Hàm lượng các chất vô cơ chiếm từ 20 -30%, bao gồm: đất, cát, bụi muối phosphate, muối nitrat, ion Cl-, SO4 2- , PO4 3- Ngoài ra, nước thải trong chăn nuôi còn chứa rất nhiều vi sinh vật. Các vi sinh vật này là những tác nhân gây ô nhiễm nguồn nước, chúng bao gồm các nhóm: vi khuẩn điển hình như: E. coli, Streptococcus sp, Salmonella sp, Shigella sp, Proteus, Clostridium spđây là các vi khuẩn gây bệnh tả, lỵ, thương hàn, kiết lỵ. Các loại virus có thể tìm thấy trong nước thải như: corona virus, polio virus, aphthovirus và ký sinh trùng trong nước gồm các loại trứng và ấu trùng, ký sinh trùng đều được thải qua phân, nước tiểu và dễ dàng hòa nhập vào nguồn nước. Đặc biệt nước thải từ các trại chăn nuôi chứa khối lượng lớn các nitrogen, phosphorus và những hợp chất vô cơ có thể hoà tan được. Rất khó có thể tách những chất này khỏi nước bằng quét tước hay lọc thông thường. Việc xử lý nước thải thường đòi hỏi công nghệ hiện đại, tốn kém, ảnh hưởng đến hiệu quả sản xuất. Tuy nhiên, nếu không được xử lý phù hợp, nguồn nước này sẽ gây ra tình trạng ô nhiễm môi trường nghiêm trọng, ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Xử lý nước thải bằng các loài thực vật thủy sinh đã và đang được áp dụng tại nhiều nơi trên thế giới với ưu điểm rẻ tiền, dễ vận hành đồng thời mức độ xử lý ô nhiễm cao. Đây là công nghệ xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên, thân thiện với môi trường, cho phép đạt hiệu suất cao, chi phí thấp và ổn định, đồng thời làm tăng giá trị đa dạng sinh học, cải tạo cảnh quan môi trường, hệ thống sinh thái của địa phương. II. NỘI DUNG 2.1 Giới thiệu về các loại thực vật thủy sinh dùng để xử lý chất thải chăn nuôi Thực vật thủy sinh là bao gồm các loài thực vật sinh trưởng trong môi trường nước, nó có thể gây nên một số bất lợi cho con người do việc phát triển nhanh và phân bố rộng của chúng. Tuy nhiên, lợi dụng chúng để xử lý nước thải, làm phân compost, thức ăn cho con người, gia súc có thể làm giảm thiểu các bất lợi gây ra bởi chúng mà còn thu thêm được lợi nhuận. Bảng 1: Một số thủy sinh thực vật tiêu biểu Loại Tên thông thường Tên khoa học Thuỷ sinh thực vật sống chìm Hydrilla Hydrilla verticillata Water milfoil Myriophyllum spicatum Blyxa Blyxa aubertii Thuỷ sinh thực vật sống trôi nổi Lục bình Eichhornia crassipes Bèo tấm Wolfia arrhiga Bèo tai tượng Pistia stratiotes Salvinia Salvinia spp Thuỷ sinh thực vật sống nổi Cattails Typha spp Bulrush Scirpus spp Sậy Phragmites communis Bảng 2: Nhiệm vụ của thủy sinh thực vật trong các hệ thống xử lý nước thải Phần cơ thể Nhiệm vụ Rễ/thân Là giá bám cho vi khuẩn phát triển Lọc và hấp thu chất rắn Thân/lá ở mặt nước hoặc phía trên mặt nước Hấp thu ánh mặt trời do đó cản trở sự phát triển của tảo Làm giảm ảnh hưởng của gió lên bề mặt xử lý Làm giảm sự trao đổi giữa nước và khí quyển Chuyển oxy từ lá xuống rễ  Mục đích thực vật thủy sinh trong xử lý nước thải chăn nuôi: + Ôn định chất thải. + Loại bỏ dinh dưỡng trong nước thải. + Thu hồi dinh dưỡng vào sinh khối. + Thu hồi sinh khối thực vật sử dụng cho mục đích khác.  Vai trò của thực vật thủy sinh: + Cung cấp môi trường bám dính của VSV (rể, thân) để VSV ổn định chất thải.  Một số nghiên cứu về xử lý nước thải chăn nuôi bằng thực vật thủy sinh Một nghiên cứu được thực hiện tại tỉnh Hậu Giang, trong thời gian 9 tháng, nhằm khảo sát diễn biến độ đục, hàm lượng COD, tổng nitơ, phosphat tổng trong nước thải chăn nuôi và đánh giá hiệu quả xử lý nước thải của rau ngổ và lục bình thông qua sự tăng trưởng cũng như khả năng hấp thu đạm, lân, kim loại nặng của hai loại rau này trong môi trường nước thải. Kết quả cho thấy, hiệu suất xử lý nước thải của rau ngổ đối với độ đục là 96,94%; COD là 44,97%; Nitơ tổng là 53,60%, phosphat tổng là 33,56%. Hiệu suất xử lý nước thải của lục bình đối với độ đục là 97,79%; COD là 66,10%; Nitơ tổng là 64,36%, phosphat tổng là 42,54%. Kết quả về đặc điểm sinh học cho thấy, rau ngổ và lục bình có khả năng thích nghi và phát triển tốt trong môi trường nước thải. Phân tích hàm lượng kim loại nặng trong rau ngổ, lục bình, nước ao thí nghiệm và bùn, kết quả cho thấy Cu, Zn, Cd, Cr trong nước thải xả ra môi trường đạt loại A so TCVN 5942 - 1995. Nghiên cứu khẳng định, hệ thống ao xử lý có trồng rau ngổ và lục bình có thể được thiết kế phù hợp với mô hình chăn nuôi heo hộ gia đình hay trang trại nhỏ với quy trình khép kín: chăn nuôi gia súc - nuôi cá - trồng cây. Theo đó, chủ hộ có thể tận dụng nguồn nước xả từ hệ thống để tưới cây, vệ sinh chuồng và nuôi cá. Một nghiên cứu khác sử dụng Bèo Tây để xử lý Nitơ và Photpho trong nước thải chăn nuôi lợn sau công nghệ biogas đã chỉ ra rằng: Khi sử dụng bèo tây đã xử lý hiệu quả N và P. Kết quả thực nghiệm cho thấy ở tải lượng 50 l/m2.ngày, hiệu suất xử lý các chất ô nhiễm TN, NO3 - , NH4 + và TP lần lượt là là 65,79%; 73,48%; 78,70% và 55,19%. Tính ra, tải lượng TN và TP đưa vào hệ thống là 4489,5 mg N/m2.ngày và 784,5 mg P/m2.ngày và lượng được loại bỏ tương ứng là 2953,64 mg N/m 2 .ngày và 432,96 mg P/m 2 .ngày. Với tải lượng 100 l/m2.ngày, hiệu suất xử lý các chất ô nhiễm TN, NO3 - , NH4 + và TP lần lượt là 39,70%; 71,05%; 54,47% và 43,29%. Tính trên đơn vị diện tích, khi đưa vào hệ thống 10038 mg TN/m2.ngày và 1252 mg TP/m2.ngày thì lượng được loại bỏ tương ứng là 3985,09 mg N/m2.ngày và 541,99 mg P/m2.ngày. 2.2 Cách thức xử lý nước thải chăn nuôi bằng thực vật thủy sinh Bước 1: Nước thải từ các chuồng gia súc cho chảy vào bể lắng, để chất thải rắn lắng xuống dưới đáy. Đây là bước đầu tiên giúp loại bỏ bớt những tạp chất độc hại trong nước, là tiền đề cho các bước xử lý tiếp theo. Bước 2: Sau một vài ngày khi nước thải được lắng loại bỏ bớt các tạp chất thì được chuyển sang bể mở có thực vật thủy sinh để lọc. Mặt nước trong bể được cây che phủ (mật độ khoảng 400 cây/bể).  Những lưu ý khi xây bể lọc nước thải chăn nuôi: – Độ sâu của bể đối với từng loại thực vật thủy sinh là khác nhau ví dụ: + Với bèo lục bình: có thể làm độ sâu tùy ý. + Với cỏ muỗi nước: Do cỏ muỗi nước phù hợp với nguồn nước nông nên hạn chế xây bể sâu khoảng 30cm. – Kích cỡ của bể phụ thuộc vào nguồn nước thải cần xử lý Ví dụ: chất thải của 10 con lợn vào khoảng 456 lít, sẽ cần bể mỗi cạnh 6 m, sâu 0,5 m. Bể phải có tổng khối lượng 18 m3 và diện tích bề mặt 36 m2. Bể có thể chứa nước thải chuồng nuôi khoảng 30 ngày. Nước thải được giữ trong bể xử lý 10 ngày. Thời gian này, lượng phospho trong nước giảm khoảng 57-58%, trong khi 44% lượng nitơ được loại bỏ BOD5 (là phương pháp xác định mức độ vật chất hữu cơ trong nước). Trong thời gian giảm xử lý 10 ngày, BOD5 giảm khoảng 80-90%. Những biện pháp xử lý nước thải theo cách này đáp ứng tiêu chuẩn tối thiểu. Nước thải ra sông hồ, suối một cách an toàn mà không cần xử lý thêm. Ngoài ra, các cây thủy sinh này có thể thu hoạch và dùng làm phân hữu cơ. Bản thân chúng có thể trực tiếp làm phân xanh hoặc phân trộn. 2.3 Ưu, nhược điểm của phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi bằng thực vật thủy sinh  Ưu điểm: + Hiệu quả xử lý chậm nhưng ổn định đối với các loại nước thải có nồng độ COD, BOD thấp, không có độc tố. + Chi phí xử lý không cao. + Quá trình xử lý không đòi hỏi công nghệ phức tạp. + Sinh khối tạo ra sau quá trình xử lý được sử dụng vào nhiều mục đích khác nhau: làm nguyên liệu cho thủ công mỹ nghệ, làm thực phẩm cho người và gia súc, làm phân bón. + Bộ rễ thân cây ngập nước là giá thể rất tốt đối với vi sinh vật, sự vận chuyển của cây đưa vi sinh vật đi theo. + Sử dụng thực vật xử lý nước trong nhiều trường hợp không cần cung cấp năng lượng, do vậy có thể ứng dụng ở những vùn hạn chế năng lượng.  Nhược điểm: + Diện tích cần dùng để xử lý nước thải phải lớn, đòi hỏi phải có đủ ánh sáng. Trong trường hợp không có thực vật, vi sinh vật không có nơi bám vào. Chúng dễ dàng trôi theo dòng nước và lắng xuống đáy. Rễ thực vật có thể là nơi cho vi sinh vật có hại sinh sống, chúng là tác nhân sinh học gây ô nhiễm môi trường mạnh. III. KẾT LUẬN Xử lý nước thải chăn nuôi bằng thực vật thủy sinh là giải pháp mang lại hiệu quả cao, đem lại rất nhiều lợi ích như: tiết kiệm chi phí, hạn chế dịch bệnh, hiệu quả kinh tế trong chăn nuôi, góp phần bảo vệ môi trường, nâng cao hiệu quả sản xuất nhằm phát triển ngành chăn nuôi ổn định, bền vững. TÀI LIỆU THAM KHẢO 1. Vũ Thị Nguyệt, Trần Văn Tựa, Nguyễn Trung Kiên, Đặng Đình Kim. Nghiên cứu sử dụng bèo tây Eichhornia crassipes để xử lý Nitơ và Phôtpho trong nước thải chăn nuôi lợn sau công nghệ Biogas, Tạp chí sinh học 2014, 37(1): 53-59. 2. luc-binh.html 3.