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

BIỆN PHÁP XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI<br /> BẰNG THỰC VẬT THỦY SINH<br /> CN Nguyễn Thị Anh<br /> <br /> I. GIỚI THIỆU<br /> Nước thải trong chăn nuôi bao gồm nước tắm rửa, vệ sinh chuồng trại gia súc, máng ăn,<br /> máng uống… là loại nước gây ô nhiễm nặng nhất vì nó có chứa các chất vô cơ, hữu cơ, khoáng<br /> chất… Hàm lượng chất hữu cơ trong nước thải chăn nuôi chiếm khoảng 70- 80 %, bao gồm:<br /> protein, lipid, hydrocacbon và các dẫn xuất như cellulose, acid amin. Hàm lượng các chất vô cơ<br /> chiếm từ 20 -30%, bao gồm: đất, cát, bụi muối phosphate, muối nitrat, ion Cl-, SO4 2-, PO4 3-…<br /> Ngoài ra, nước thải trong chăn nuôi còn chứa rất nhiều vi sinh vật. Các vi sinh vật này là những<br /> tác nhân gây ô nhiễm nguồn nước, chúng bao gồm các nhóm: vi khuẩn điển hình như: E.<br /> coli, Streptococcus sp, Salmonella sp, Shigella sp, Proteus, Clostridium sp…đây là các vi khuẩn<br /> gây bệnh tả, lỵ, thương hàn, kiết lỵ. Các loại virus có thể tìm thấy trong nước thải như: corona<br /> virus, polio virus, aphthovirus… và ký sinh trùng trong nước gồm các loại trứng và ấu trùng, ký<br /> sinh trùng đều được thải qua phân, nước tiểu và dễ dàng hòa nhập vào nguồn nước. Đặc biệt<br /> nước thải từ các trại chăn nuôi chứa khối lượng lớn các nitrogen, phosphorus và những hợp chất<br /> vô cơ có thể hoà tan được. Rất khó có thể tách những chất này khỏi nước bằng quét tước hay lọc<br /> thông thường.<br /> Việc xử lý nước thải thường đòi hỏi công nghệ hiện đại, tốn kém, ảnh hưởng đến hiệu quả<br /> sản xuất. Tuy nhiên, nếu không được xử lý phù hợp, nguồn nước này sẽ gây ra tình trạng ô<br /> nhiễm môi trường nghiêm trọng, ảnh hưởng đến sức khỏe con người. Xử lý nước thải bằng các<br /> loài thực vật thủy sinh đã và đang được áp dụng tại nhiều nơi trên thế giới với ưu điểm rẻ tiền, dễ<br /> vận hành đồng thời mức độ xử lý ô nhiễm cao. Đây là công nghệ xử lý nước thải trong điều kiện<br /> tự nhiên, thân thiện với môi trường, cho phép đạt hiệu suất cao, chi phí thấp và ổn định, đồng<br /> thời làm tăng giá trị đa dạng sinh học, cải tạo cảnh quan môi trường, hệ thống sinh thái của địa<br /> phương.<br /> II. NỘI DUNG<br /> 2.1 Giới thiệu về các loại thực vật thủy sinh dùng để xử lý chất thải chăn nuôi<br /> <br /> Thực vật thủy sinh là bao gồm các loài thực vật sinh trưởng trong môi trường nước, nó có<br /> thể gây nên một số bất lợi cho con người do việc phát triển nhanh và phân bố rộng của chúng.<br /> Tuy nhiên, lợi dụng chúng để xử lý nước thải, làm phân compost, thức ăn cho con người, gia súc<br /> có thể làm giảm thiểu các bất lợi gây ra bởi chúng mà còn thu thêm được lợi nhuận.<br /> Bảng 1: Một số thủy sinh thực vật tiêu biểu<br /> Tên thông thường<br /> <br /> Myriophyllum spicatum<br /> Blyxa aubertii<br /> Eichhornia crassipes<br /> <br /> Bèo tấm<br /> <br /> Wolfia arrhiga<br /> <br /> Bèo tai tượng<br /> <br /> Pistia stratiotes<br /> <br /> Salvinia<br /> <br /> Salvinia spp<br /> <br /> Cattails<br /> <br /> Typha spp<br /> <br /> Bulrush<br /> <br /> Scirpus spp<br /> <br /> Sậy<br /> <br /> Thuỷ sinh thực vật sống nổi<br /> <br /> Water milfoil<br /> <br /> Lục bình<br /> Thuỷ sinh thực vật sống trôi nổi<br /> <br /> Hydrilla verticillata<br /> <br /> Blyxa<br /> <br /> Thuỷ sinh thực vật sống chìm<br /> <br /> Tên khoa học<br /> <br /> Hydrilla<br /> <br /> Loại<br /> <br /> Phragmites communis<br /> <br /> Bảng 2: Nhiệm vụ của thủy sinh thực vật trong các hệ thống xử lý nước thải<br /> Phần cơ thể<br /> <br /> Nhiệm vụ<br /> Rễ/thân<br /> <br /> Là giá bám cho vi khuẩn phát triển<br /> Lọc và hấp thu chất rắn<br /> Hấp thu ánh mặt trời do đó cản trở sự phát<br /> triển của tảo<br /> Thân/lá ở mặt nước hoặc phía trên mặt nước<br /> <br /> Làm giảm ảnh hưởng của gió lên bề mặt xử lý<br /> Làm giảm sự trao đổi giữa nước và khí quyển<br /> Chuyển oxy từ lá xuống rễ<br /> <br />  Mục đích thực vật thủy sinh trong xử lý nước thải chăn nuôi:<br /> + Ôn định chất thải.<br /> <br /> + Loại bỏ dinh dưỡng trong nước thải.<br /> + Thu hồi dinh dưỡng vào sinh khối.<br /> + Thu hồi sinh khối thực vật sử dụng cho mục đích khác.<br />  Vai trò của thực vật thủy sinh:<br /> + Cung cấp môi trường bám dính của VSV (rể, thân) để VSV ổn định chất thải.<br />  Một số nghiên cứu về xử lý nước thải chăn nuôi bằng thực vật thủy sinh<br /> Một nghiên cứu được thực hiện tại tỉnh Hậu Giang, trong thời gian 9 tháng, nhằm khảo sát<br /> diễn biến độ đục, hàm lượng COD, tổng nitơ, phosphat tổng trong nước thải chăn nuôi và đánh<br /> giá hiệu quả xử lý nước thải của rau ngổ và lục bình thông qua sự tăng trưởng cũng như khả<br /> năng hấp thu đạm, lân, kim loại nặng của hai loại rau này trong môi trường nước thải. Kết quả<br /> cho thấy, hiệu suất xử lý nước thải của rau ngổ đối với độ đục là 96,94%; COD là 44,97%; Nitơ<br /> tổng là 53,60%, phosphat tổng là 33,56%. Hiệu suất xử lý nước thải của lục bình đối với độ đục<br /> là 97,79%; COD là 66,10%; Nitơ tổng là 64,36%, phosphat tổng là 42,54%. Kết quả về đặc điểm<br /> sinh học cho thấy, rau ngổ và lục bình có khả năng thích nghi và phát triển tốt trong môi trường<br /> nước thải. Phân tích hàm lượng kim loại nặng trong rau ngổ, lục bình, nước ao thí nghiệm và<br /> bùn, kết quả cho thấy Cu, Zn, Cd, Cr trong nước thải xả ra môi trường đạt loại A so TCVN 5942<br /> - 1995. Nghiên cứu khẳng định, hệ thống ao xử lý có trồng rau ngổ và lục bình có thể được thiết<br /> kế phù hợp với mô hình chăn nuôi heo hộ gia đình hay trang trại nhỏ với quy trình khép kín:<br /> chăn nuôi gia súc - nuôi cá - trồng cây. Theo đó, chủ hộ có thể tận dụng nguồn nước xả từ hệ<br /> thống để tưới cây, vệ sinh chuồng và nuôi cá.<br /> Một nghiên cứu khác sử dụng Bèo Tây để xử lý Nitơ và Photpho trong nước thải chăn nuôi<br /> lợn sau công nghệ biogas đã chỉ ra rằng: Khi sử dụng bèo tây đã xử lý hiệu quả N và P. Kết quả<br /> thực nghiệm cho thấy ở tải lượng 50 l/m2.ngày, hiệu suất xử lý các chất ô nhiễm TN, NO3-, NH4+<br /> và TP lần lượt là là 65,79%; 73,48%; 78,70% và 55,19%. Tính ra, tải lượng TN và TP đưa vào<br /> hệ thống là 4489,5 mg N/m2.ngày và 784,5 mg P/m2.ngày và lượng được loại bỏ tương ứng là<br /> 2953,64 mg N/m2.ngày và 432,96 mg P/m2.ngày. Với tải lượng 100 l/m2.ngày, hiệu suất xử lý<br /> các chất ô nhiễm TN, NO3-, NH4+ và TP lần lượt là 39,70%; 71,05%; 54,47% và 43,29%. Tính<br /> <br /> trên đơn vị diện tích, khi đưa vào hệ thống 10038 mg TN/m2.ngày và 1252 mg TP/m2.ngày thì<br /> lượng được loại bỏ tương ứng là 3985,09 mg N/m2.ngày và 541,99 mg P/m2.ngày.<br /> 2.2 Cách thức xử lý nước thải chăn nuôi bằng thực vật thủy sinh<br /> Bước 1: Nước thải từ các chuồng gia súc cho chảy vào bể lắng, để chất thải rắn lắng xuống dưới<br /> đáy. Đây là bước đầu tiên giúp loại bỏ bớt những tạp chất độc hại trong nước, là tiền đề cho các<br /> bước xử lý tiếp theo.<br /> Bước 2: Sau một vài ngày khi nước thải được lắng loại bỏ bớt các tạp chất thì được chuyển sang<br /> bể mở có thực vật thủy sinh để lọc. Mặt nước trong bể được cây che phủ (mật độ khoảng 400<br /> cây/bể).<br />  Những lưu ý khi xây bể lọc nước thải chăn nuôi:<br /> – Độ sâu của bể đối với từng loại thực vật thủy sinh là khác nhau ví dụ:<br /> + Với bèo lục bình: có thể làm độ sâu tùy ý.<br /> + Với cỏ muỗi nước: Do cỏ muỗi nước phù hợp với nguồn nước nông nên hạn chế xây bể sâu<br /> khoảng 30cm.<br /> – Kích cỡ của bể phụ thuộc vào nguồn nước thải cần xử lý<br /> Ví dụ: chất thải của 10 con lợn vào khoảng 456 lít, sẽ cần bể mỗi cạnh 6 m, sâu 0,5 m. Bể<br /> phải có tổng khối lượng 18 m3 và diện tích bề mặt 36 m2. Bể có thể chứa nước thải chuồng nuôi<br /> khoảng 30 ngày. Nước thải được giữ trong bể xử lý 10 ngày. Thời gian này, lượng phospho trong<br /> nước giảm khoảng 57-58%, trong khi 44% lượng nitơ được loại bỏ BOD5 (là phương pháp xác<br /> định mức độ vật chất hữu cơ trong nước). Trong thời gian giảm xử lý 10 ngày, BOD5 giảm<br /> khoảng 80-90%.<br /> Những biện pháp xử lý nước thải theo cách này đáp ứng tiêu chuẩn tối thiểu. Nước thải ra<br /> sông hồ, suối một cách an toàn mà không cần xử lý thêm.<br /> Ngoài ra, các cây thủy sinh này có thể thu hoạch và dùng làm phân hữu cơ. Bản thân chúng<br /> có thể trực tiếp làm phân xanh hoặc phân trộn.<br /> 2.3 Ưu, nhược điểm của phương pháp xử lý nước thải chăn nuôi bằng thực vật thủy sinh<br />  Ưu điểm:<br /> <br /> + Hiệu quả xử lý chậm nhưng ổn định đối với các loại nước thải có nồng độ COD, BOD thấp,<br /> không có độc tố.<br /> + Chi phí xử lý không cao.<br /> + Quá trình xử lý không đòi hỏi công nghệ phức tạp.<br /> + Sinh khối tạo ra sau quá trình xử lý được sử dụng vào nhiều mục đích khác nhau: làm nguyên<br /> liệu cho thủ công mỹ nghệ, làm thực phẩm cho người và gia súc, làm phân bón.<br /> + Bộ rễ thân cây ngập nước là giá thể rất tốt đối với vi sinh vật, sự vận chuyển của cây đưa vi<br /> sinh vật đi theo.<br /> + Sử dụng thực vật xử lý nước trong nhiều trường hợp không cần cung cấp năng lượng, do vậy<br /> có thể ứng dụng ở những vùn hạn chế năng lượng.<br />  Nhược điểm:<br /> + Diện tích cần dùng để xử lý nước thải phải lớn, đòi hỏi phải có đủ ánh sáng. Trong trường hợp<br /> không có thực vật, vi sinh vật không có nơi bám vào. Chúng dễ dàng trôi theo dòng nước và lắng<br /> xuống đáy. Rễ thực vật có thể là nơi cho vi sinh vật có hại sinh sống, chúng là tác nhân sinh học<br /> gây ô nhiễm môi trường mạnh.<br /> III. KẾT LUẬN<br /> Xử lý nước thải chăn nuôi bằng thực vật thủy sinh là giải pháp mang lại hiệu quả cao, đem<br /> lại rất nhiều lợi ích như: tiết kiệm chi phí, hạn chế dịch bệnh, hiệu quả kinh tế trong chăn nuôi,<br /> góp phần bảo vệ môi trường, nâng cao hiệu quả sản xuất nhằm phát triển ngành chăn nuôi ổn<br /> định, bền vững.<br /> TÀI LIỆU THAM KHẢO<br /> 1. Vũ Thị Nguyệt, Trần Văn Tựa, Nguyễn Trung Kiên, Đặng Đình Kim. Nghiên cứu sử dụng bèo tây Eichhornia<br /> crassipes để xử lý Nitơ và Phôtpho trong nước thải chăn nuôi lợn sau công nghệ Biogas, Tạp chí sinh học 2014,<br /> 37(1): 53-59.<br /> 2. http://hoahocngaynay.com/vi/phat-trien-ben-vung/hoa-hoc-va-moi-truong/736-xu-ly-nuoc-thai-bang-rau-ngo-valuc-binh.html<br /> <br />