Luận văn Thạc sĩ Sinh học: Nghiên cứu lựa chọn thực vật tối ưu cho xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau biogas

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

PHẠM THƯƠNG GIANG

NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN THỰC VẬT TỐI ƯU CHO

XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI LỢN SAU BIOGAS

LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC

THÁI NGUYÊN - 2020

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM

PHẠM THƯƠNG GIANG

NGHIÊN CỨU LỰA CHỌN THỰC VẬT TỐI ƯU CHO

XỬ LÝ NƯỚC THẢI CHĂN NUÔI LỢN SAU BIOGAS

Ngành: Sinh thái học

Mã số: 8.42.01.20

LUẬN VĂN THẠC SĨ SINH HỌC

Người hướng dẫn khoa học: 1. PGS.TS Bùi Thị Kim Anh

2. TS. Lương Thị Thúy Vân

THÁI NGUYÊN - 2020

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

LỜI CAM ĐOAN

Em xin cam đoan luận văn thạc sĩ với đề tài “Nghiên cứu lựa chọn thực vật tối

ưu cho xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau biogas” là do em thực hiện với sự hướng dẫn của

PGS.TS. Bùi Thị Kim Anh - Phòng Thủy sinh học môi trường - Viện Công nghệ môi trường

- Viện Hàn Lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam và TS. Lương Thị Thúy Vân- Khoa

Sinh Học- Trường Đại học Sư phạm - Đại học Thái Nguyên.

Các số liệu kết quả thu được trong luận văn là do quá trình nghiên cứu và thực

hiện của em tại phòng thí nghiệm thuộc Phòng Thủy sinh học môi trường - Viện Công

nghệ môi trường - Viện Hàn Lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam. Các kết quả trong

luận văn tốt nghiệp này là trung thực, không sao chép từ bất kỳ một nguồn nào và dưới

bất kỳ mọi hình thức nào. Việc tham khảo các nguồn tài liệu đã được thực hiện trích

dẫn và ghi nguồn tài liệu tham khảo theo đúng quy định.

Em xin chịu trách nhiệm về những nội dung mà em trình bày trong luận văn này.

Thái Nguyên, tháng 8 năm 2020

Tác Giả

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

Phạm Thương Giang

LỜI CẢM ƠN

Để hoàn thành luận văn em nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ của các

tổ chức, cá nhân trong và ngoài trường.

Trước tiên em xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới PGS.TS. Bùi Thị Kim Anh,

phòng Thủy sinh học môi trường, Viện Công nghệ môi trường, Viện Hàn Lâm Khoa

học và Công nghệ Việt Nam và TS. Lương Thị Thúy Vân, Khoa Sinh Học, Trường

Đại học Sư phạm, Đại học Thái Nguyên đã chỉ bảo tận tình và giúp đỡ em trong thời

gian thực hiện đề tài.

Em xin chân thành cảm ơn các thầy, cô giáo trong khoa Sinh học, Trường Đại

học sư phạm Thái Nguyên đã truyền đạt kiến thức quý báu trong suốt thời gian em học

tập tại trường.

Em cũng xin cảm ơn CN. Nguyễn Văn Thành phòng Thủy sinh học môi trường

- Viện Công nghệ môi trường - Viện Hàn Lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam, đã

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

nghiệm.

Cuối cùng em xin cảm ơn gia đình và bạn bè luôn ủng hộ và động viên trong

quá trình học tập cũng như hoàn thành luận văn.

Thái Nguyên, tháng 8 năm 2020

Tác Giả

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

Phạm Thương Giang

MỤC LỤC

Lời cam đoan .................................................................................................................. i

Lời cảm ơn .....................................................................................................................ii

Mục lục ........................................................................................................................ iii

Danh mục chữ viết tắt .................................................................................................... v

Danh mục các bảng ....................................................................................................... vi

Danh mục các hình .................................................................................................... viii

MỞ ĐẦU ....................................................................................................................... 1

1. Đặt vấn đề .................................................................................................................. 1

2. Mục tiêu nghiên cứu .................................................................................................. 2

Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU ......................................................................... 3

1.1. Tổng quan về nước thải chăn nuôi lợn ................................................................... 3

1.1.1. Đặc tính nước thải chăn nuôi lợn ......................................................................... 3

1.1.2. Tác động của nước thải chăn nuôi lên môi trường .............................................. 6

1.1.3. Công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi hiện nay ................................................... 8

1.1.4. Hiện trạng chất lượng nước thải tại các trang trại chăn nuôi lợn tại Việt Nam .......... 9

1.2. Tổng quan về công nghệ sinh thái trong xử lý ô nhiễm môi trường nước ........... 11

1.2.1. Khái niệm ........................................................................................................... 12

1.2.2. Thực vật thủy sinh được sử dụng trong công nghệ sinh thái ............................. 12

1.3. Tổng quan về một số loài thực vật thủy sinh trong nghiên cứu ........................... 16

1.3.1. Cây Sậy (Phragmites australis) ......................................................................... 16

1.3.2. Rau muống (Ipomoea aquatica) ........................................................................ 17

1.3.3. Thủy Trúc (Cyperus alternifolius) ..................................................................... 19

1.3.4. Cỏ Nến (Typha orientalis) ................................................................................. 20

1.3.5. Cỏ vetiver (Vetiveria zizanioides) ..................................................................... 22

1.3.6. Khoai nước (Colocasia esculenta) .................................................................... 23

1.4. Ứng dụng thực vật thủy sinh trong xử lý nước thải chăn nuôi lợn ....................... 25

1.4.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới .................................................................... 25

1.4.2. Tình hình nghiên cứu trong nước ...................................................................... 26

Chương 2: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ... 28

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

2.1. Đối tượng nghiên cứu ........................................................................................... 28

2.2. Phạm vi nghiên cứu .............................................................................................. 28

2.3. Nội dung nghiên cứu ............................................................................................. 29

2.4. Phương pháp nghiên cứu ...................................................................................... 29

2.4.1. Phương pháp thu thập và tổng hợp tài liệu ........................................................ 29

2.4.2. Phương pháp lấy mẫu, vận chuyển và bảo quản mẫu ........................................ 29

2.4.3. Phương pháp bố trí thí nghiệm .......................................................................... 30

2.4.4. Phương pháp phân tích ...................................................................................... 32

2.4.5. Phương pháp xử lý, so sánh số liệu ................................................................... 33

+, pH) của thực vật thủy

Chương 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU ..................................................................... 34

3.1. Kết quả đánh giá khả năng chống chịu (COD, NH4

3.1.1. Khả năng chống chịu (COD, NH4

3.1.2. Khả năng chống chịu (COD, NH4

3.1.3. Khả năng chống chịu (COD, NH4

3.1.4. Khả năng chống chịu (COD, NH4

3.1.5. Khả năng chống chịu (COD, NH4

sinh .............................................................................................................................. 34 +, pH) của cây Sậy ....................................... 34 +, pH) của cây Rau muống ........................... 37 +, pH) của cây Thủy trúc .............................. 40 +, pH) của cỏ Vetiver ................................... 44 +, pH) của cỏ Nến ......................................... 47 +, pH) của cây Khoai nước ........................... 51 3.1.6. Khả năng chống chịu (COD, NH4

3.2. Đánh giá hiệu suất loại bỏ các chất ô nhiễm trong nước thải chăn nuôi lợn sau

biogas của các loài thực vật thủy sinh ......................................................................... 54

3.2.1. Khả năng xử lý pH của các loài thực vật thủy sinh ........................................... 54

3.2.2. Khả năng xử lý TSS của các loài thực vật thủy sinh ......................................... 55

3.2.3. Khả năng xử lý COD của các loài thực vật thủy sinh ....................................... 58

3.2.4. Khả năng xử lý Nitơ của các loài thực vật thủy sinh ......................................... 61

3.2.5. Khả năng xử lý Phốt pho (T-P) của các loài thực vật thủy sinh ........................ 66

3.3. Lựa chọn loài thực vật phù hợp để xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau biogas ..... 69

3.3.1. So sánh khả năng chống chịu của các loài TVTS .............................................. 69

3.3.2. So sánh khả năng xử lý chất ô nhiễm của các loài TVTS ................................. 71

3.3.3. Lựa chọn loài TVTS phù hợp cho hệ thống xử lý ............................................. 72

3.4. Đánh giá hiệu quả xử lý của mô hình thực tế ....................................................... 74

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ ................................................................................... 76

TÀI LIỆU THAM KHẢO ......................................................................................... 78

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

PHỤ LỤC

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

CT : Công thức

CS : Cộng sự

ĐC : Đối chứng

ĐV : Đầu vào

QCVN : Quy chuẩn Việt Nam

TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam

TVTS : Thực vật thủy sinh

VSV : Vi sinh vật

BIOGAS (Biological Gas) : Khí sinh học

COD (Chemical oxygen demand) : Nhu cầu oxy sinh hóa

T-N : Tổng nitơ (mg/l)

T-P : Tổng phốtpho (mg/l)

TSS (Total suspended solids) : Tổng chất rắn lơ lửng

WHO : Tổ chức y tế Thế giới

ppt : đơn vị đô độ mặn phần ngàn

SS (Suspended solid) : Hàm lượng chất rắn lơ lửng

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

BOD (Biochemical oxygen demand) : Nhu cầu oxi sinh hóa

DANH MỤC BẢNG

Bảng 1.1. Lượng phân và nước tiểu thải ra hàng ngày .............................................. 3

Bảng 1.2. Thành phần hóa học của phân và nước tiểu .............................................. 4

Bảng 1.3. Các bệnh liên quan đến nước thải chăn nuôi ............................................. 5

Bảng 1.4. Thành phần và mức độ ô nhiễm nước thải chăn nuôi lợn trước và sau

xử lý biogas ............................................................................................. 10

Bảng 1.5. Vai trò của thực vật thủy sinh trong hệ thống xử lý nước thải ................ 14

Bảng 2.1. Thông số chất lượng nước thải đầu vào .................................................. 28

Bảng 2.2. Thành phần môi trường thủy canh cho cây ............................................. 30

Bảng 2.3. Các công thức thí nghiệm khả năng chống chịu ...................................... 31

Bảng 3.1. Sự biến động sinh khối của Sậy với nồng độ pH .................................... 34

+ ................................. 36

Bảng 3.2. Sự biến động sinh khối của Sậy với nồng độ COD ................................. 35

Bảng 3.3. Sự biến động sinh khối của Sậy với nồng độ NH4

Bảng 3.4. Sự biến động sinh khối của Rau muống với nồng độ pH ........................ 37

+ .................... 39

Bảng 3.5. Sự biến động sinh khối của Rau muống với nồng độ COD .................... 38

Bảng 3.6. Sự biến động sinh khối của Rau muống với nồng độ NH4

Bảng 3.7. Sự biến động sinh khối của Thủy trúc với nồng độ pH ........................... 41

+ ....................... 43

Bảng 3.8. Sự biến động sinh khối của Thủy trúc với nồng độ COD ....................... 42

Bảng 3.9. Sự biến động sinh khối của Thủy trúc với nồng độ NH4

Bảng 3.10. Sự biến động sinh khối của cỏ Vetiver với nồng độ pH ......................... 44

+ ...................... 46

Bảng 3.11. Sự biến động sinh khối của cỏ Vetiver với nồng độ COD ...................... 45

Bảng 3.12. Sự biến động sinh khối của cỏ Vetiver với nồng độ NH4

Bảng 3.13. Sự biến động sinh khối của cỏ Nến với nồng độ ..................................... 47

+ ........................... 50

Bảng 3.14. Sự biến động sinh khối của cỏ Nến với nồng độ COD ........................... 49

Bảng 3.15. Sự biến động sinh khối của cỏ Nến với nồng độ NH4

Bảng 3.16. Sự biến động sinh khối của Khoai nước với nồng độ pH ....................... 51

+ .................... 53

Bảng 3.17. Sự biến động sinh khối của Khoai nước với nồng độ COD .................... 52

Bảng 3.18. Sự biến động sinh khối của Khoai nước với nồng độ NH4

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

Bảng 3.19. Giá trị pH trong nước thải đầu vào và đầu ra tại các thí nghiệm ............ 55

Bảng 3.20. Kết quả quan trắc nồng độ TSS trong nước thải theo thời gian tại các

thí nghiệm ................................................................................................ 56

Bảng 3.21. Kết quả quan trắc nồng độ COD trong nước thải theo thời gian tại các

+ trong nước thải theo thời gian tại các

thí nghiệm ................................................................................................ 59

Bảng 3.22. Kết quả quan trắc nồng độ NH4

thí nghiệm ................................................................................................ 62

Bảng 3.23. Kết quả quan trắc nồng độ T-N trong nước thải theo thời gian tại các

thí nghiệm ................................................................................................ 64

Bảng 3.24. Kết quả quan trắc nồng độ T-P trong nước thải theo thời gian tại các

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

thí nghiệm ................................................................................................ 67

DANH MỤC HÌNH

Hình 1.1. Cây sậy (Phragmites australis) .................................................................. 16

Hình 1.2. Cây Rau muống (Ipomoea aquatica) .......................................................... 18

Hình 1.3. Cây Thủy Trúc (Cyperus alternifolius) ...................................................... 20

Hình 1.4. Cỏ nến (Typha orientalis) ........................................................................... 21

Hình 1.5. Cỏ Vetiver (Vetiveria zizanioides L.) ......................................................... 22

Hình 1.6. Khoai nước (Colocasia esculenta) ............................................................. 24

Hình 3.1. Sự biến động sinh khối của Sậy với nồng độ pH ....................................... 34

+ .................................... 37

Hình 3.2. Sự biến động sinh khối của Sậy với nồng độ COD .................................... 36

Hình 3.3. Sự biến động sinh khối của Sậy với nồng độ NH4

Hình 3.4. Sự biến động sinh khối của Rau muống với nồng độ pH ........................... 38

+ ....................... 40

Hình 3.5. Sự biến động sinh khối của Rau muống với nồng độ COD ....................... 39

Hình 3.6. Sự biến động sinh khối của Rau muống với nồng độ NH4

Hình 3.7. Sự biến động sinh khối của Thủy trúc với nồng độ pH .............................. 41

+ .......................... 43

Hình 3.8. Sự biến động sinh khối của Thủy trúc với nồng độ COD .......................... 42

Hình 3.9. Sự biến động sinh khối của Thủy trúc với nồng độ NH4

Hình 3.10. Sự biến động sinh khối của cỏ Vetiver với nồng độ pH ........................... 45

+ ....................... 47

Hình 3.11. Sự biến động sinh khối của cỏ Vetiver với nồng độ COD ....................... 46

Hình 3.12. Sự biến động sinh khối của cỏ Vetiver với nồng độ NH4

Hình 3.13. Sự biến động sinh khối của cỏ Nến với nồng độ pH ................................ 48

+ ............................ 50

Hình 3.14. Sự biến động sinh khối của cỏ Nến với nồng độ COD ............................ 49

Hình 3.15. Sự biến động sinh khối của cỏ Nến với nồng độ NH4

Hình 3.16. Sự biến động sinh khối của Khoai nước với nồng độ pH ......................... 52

+ ..................... 54

Hình 3.17. Sự biến động sinh khối của Khoai nước với nồng độ COD ..................... 53

Hình 3.18. Sự biến động sinh khối của Khoai nước với nồng độ NH4

Hình 3. 19. Khả năng xử lý TSS của các loài TVTS .................................................. 57

+ của các loài TVTS ................................................. 63

Hình 3.20. Khả năng xử lý COD của các loài TVTS ................................................. 60

Hình 3.21. Khả năng xử lý NH4

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

Hình 3.22. Khả năng xử lý T-N của các loài TVTS ................................................... 65

Hình 3.23. Khả năng xử lý T-P của các loài TVTS .................................................... 68

Hình 3.24. Sự thay đổi sinh khối của các loài TVTS ở các giá trị pH khác nhau ...... 70

+ khác nhau .. 71

Hình 3.25. Sự thay đổi sinh khối của các loài TVTS ở các giá trị COD khác nhau .. 70

Hình 3.26. Sự thay đổi sinh khối của các loài TVTS ở các giá trị NH4

Hình 3.27. Khả năng chống chịu và hiệu quả xử lý của các loài TVTS .................... 73

+; F.T-P) .............................................................. 74

Hình 3.28. Chất lượng nước thải đầu vào, đầu ra của hệ thống xử lý (A.pH; B.TSS;

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

C.COD; D.T-N; E.NH4

MỞ ĐẦU

1. Đặt vấn đề

Chăn nuôi là lĩnh vực nông nghiệp gắn liền với Việt Nam từ xưa đến nay, trong

đó chăn nuôi lợn được coi là thế mạnh của ngành nông nghiệp nên rất được quan tâm

đầu tư. Hiện nay chăn nuôi quy mô công nghiệp tăng nhanh và tạo được khả năng cạnh

tranh trên thị trường. Tuy nhiên cùng với hiệu quả kinh tế mang lại, nguồn chất thải

phát sinh từ hoạt động chăn nuôi lợn gây ô nhiễm môi trường hiện đang là vấn đề lo

lắng của các nhà quản lý.

Qua các khảo sát thực tế và tài liệu tham khảo trong các cơ sở chăn nuôi lợn chủ

yếu là lắp đặt hệ thống xử lý biogas. Theo kết quả điều tra của Bộ NN&PTNT năm

2013 tại 54 tỉnh thành trên cả nước, hiện có 3.950 trang trại trên tổng số 12.427 trang

trại được điều tra có xây dựng hầm biogas, chiếm 31,79%, trong đó có 196 trang trại

xây dựng công trình có thể tích trên 300 m3, còn đa phần các hầm biogas được xây

dựng với quy mô nhỏ [24]. Hệ thống này có thể xử lý được chất thải và còn góp phần

giải quyết các bài toán năng lượng phục vụ sản xuất nhờ việc thu hồi nhiên liệu khí

sinh. Tuy nhiên, chất lượng nước sau xử lý bằng hầm biogas vẫn chưa đạt yêu cầu xả

thải, hàm lượng COD, T-N, T-P và lượng coliform trong nước thải vẫn vượt quá quy

chuẩn QCVN 62-MT:2016/BTNMT. Nếu nước thải này không được xử lý mà thải ra

môi trường sẽ gây ô nhiễm nghiêm trọng, ảnh hưởng đến sức khỏe con người và sinh

vật.

Để giải quyết các vấn đề nêu trên, việc kết hợp các phương pháp xử lý nước

thải chăn nuôi với công nghệ sinh thái sử dụng thực vật thủy sinh (TVTS) đã được

nhiều tác giả nghiên cứu, áp dụng và thu được kết quả khả quan. Nghiên cứu của Stone

và cs (2002) sử dụng cỏ Bắc, cây Cói, cỏ Nến để xử lý nước thải chăn nuôi lợn [64];

Xindi và cs (2003) sử dụng cỏ Vetiver và Thủy trúc (Cyperus alternifolius) để xử lý

nước thải chăn nuôi lợn [76]. Ở Việt Nam đã có một số công trình của các nhà khoa

học nghiên cứu như Trần Văn Tựa và cs (2010) sử dụng 4 loại TVTS Bèo tây, Rau

muống, Ngổ trâu, Cải xoong để xử lý nước phú dưỡng [28]; Trương Thị Nga và cs

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

(2010) nghiên cứu hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi bằng cây Rau ngổ và Bèo tây

[13]... Các nghiên cứu đều cho rằng công nghệ sinh thái sử dụng TVTS có nhiều ưu

diểm như thân thiện môi trường, chi phí rẻ, dễ dàng vận hành và hiệu suất xử lý cao

đối với nước thải chăn nuôi.

Theo GS.TS. Nguyễn Nghĩa Thìn (Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc

gia Hà Nội), ở Việt Nam có nhiều loại cây có thể sử dụng để làm sạch môi trường nước,

rất dễ tìm ngoài tự nhiên và chúng có sức sống khá mạnh mẽ. Các loài thực vật thủy

sinh như cây Sậy (Phragmites australis), cây Rau muống (Ipomoea aquatica), cây

Thủy trúc (Cyperus alternifolius), Cỏ nến (Typha orientalis), cỏ Vetiver (Vetiveria

zizanioides), Khoai nước (Colocasia esculenta) đã được ứng dụng nhiều trong xử lý ô

nhiễm tại Việt Nam và trên thế giới [3],[6],[9]. Tuy nhiên chưa có nghiên cứu đánh giá

chi tiết, so sánh hiệu quả giữa các loài thực vật để tìm ra loài thực vật tối ưu trong xử

lý được nước thải. Đồng thời việc nghiên cứu và ứng dụng sử dụng TVTS trong xử lý

ô nhiễm nước thải chăn nuôi lợn vẫn còn ít được quan tâm và thiếu tính hệ thống.

Xuất phát từ những tồn tại nêu trên, tôi tiến hành nghiên cứu đề tài "Nghiên

cứu lựa chọn thực vật tối ưu cho xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau biogas" để đánh

giá lựa chọn được loại TVTS tối ưu nhất trong việc xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau

biogas cũng như tăng khả năng ứng dụng được các loài thực vật này trong thực tiễn

nhằm góp phần giải quyết các vấn đề môi trường .

2. Mục tiêu nghiên cứu

Chọn lọc được loại cây thủy sinh phù hợp trong xử lý nước thải chăn nuôi lợn

sau biogas nhằm nâng cao hiệu quả xử lý nước thải bằng công nghệ có chi phí thấp,

phù hợp với điều kiện khí hậu Việt Nam.

Áp dụng được các loài thực vật lựa chọn vào thực tế để xử lý nước thải chăn

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

nuôi lợn tại 01 trang trại cụ thể.

Chương 1

TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1.1. Tổng quan về nước thải chăn nuôi lợn

1.1.1. Đặc tính nước thải chăn nuôi lợn

Hiện nay trong việc cung cấp thực phẩm cho thị trường tiêu dùng Việt Nam thì

ngành chăn nuôi đang đóng một vai trò quan trọng. Tuy nhiên, các chất thải phát sinh

trong hoạt động sản xuất chăn nuôi là vấn đề nghiêm trọng cần được giải quyết. Không

khí phát sinh từ chuồng trại có nồng độ các khí H2S, NH3 cao. Nước thải chứa nồng độ

ô nhiễm chất hữu cơ nghiêm trọng. Xử lý chất thải trong quá trình chăn nuôi luôn là

một trong những trở ngại cần phải giải quyết ngay lúc này.

Nước thải chăn nuôi là hỗn hợp bao gồm cả nước tiểu, nước tắm gia súc, rửa

chuồng, thức ăn, ổ lót, và phân gia súc, gia cầm thải ra. Khối lượng chất thải sinh ra từ

vật nuôi phụ thuộc vào chủng loại, giống, giai đoạn sinh trưởng, chế dộ dinh dưỡng và

phương thức vệ sinh chuồng trại. Nước thải là dạng chất thải chiếm khối lượng lớn nhất

trong hoạt động chăn nuôi. Trương Thanh Cảnh và các cộng tác viên (2010) đã khảo

sát hơn 1.000 trang trại chăn nuôi lợn quy mô vừa và nhỏ ở một số tỉnh phía Nam và

nhận thấy hầu hết các cơ sở chăn nuôi đều sử dụng một khối lượng lớn nước cho gia súc.

Cứ 1 kg chất thải chăn nuôi do lợn thải ra được pha thêm với từ 20 đến 49 kg nước. Lượng

lớn nước này phát sinh từ hoạt động tắm cho gia súc hay vệ sinh chuồng trại hàng ngày, điều

này làm tăng đáng kể lượng nước thải, gây khó khăn cho việc thu gom và xử lý nước thải

sau này [7]. Ngoài ra khi chăn nuôi tập trung và mật độ chăn nuôi cao dẫn đến tải lượng và

nồng độ chất ô nhiễm cũng tăng cao.

Bảng 1.1. Lượng phân và nước tiểu thải ra hàng ngày

Trọng lượng gia súc Lượng phân (kg/ngày) Lượng nước tiểu (l/ ngày)

Dưới 10kg 0,5 - 1,0 0,3 - 0,7

Từ 15- 45 kg 1,0 - 3,0 0,7 - 2,0

Từ 45-100 kg 3,0 - 5,0 2,0 - 4,0

Từ 100 trở lên 5,0 - 7,0 4,0 - 5,0

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

(Nguồn: Đào Thị Huyền Trang, 2016) [26]

Như vậy, qua bảng có thể thấy rằng một đầu lợn nuôi kiểu công nghiệp trung

bình hàng ngày thải ra lượng phân và nước tiểu 6-8% khối lượng của nó. Nếu không

được xử lý phù hợp, nước thải chăn nuôi sẽ là một trong các nguồn chất thải lớn có

nguy cơ gây ô nhiễm môi trường ở nước ta.

Đặc trưng quan trọng nhất của nước thải phát sinh trong chăn nuôi, đặc biệt là

chăn nuôi lợn là hàm lượng các chất hữu cơ, chất dinh dưỡng. Nước thải chăn nuôi

biến động rất lớn, đặc tính nước thải bị ảnh hưởng nhiều nhất bởi sự pha loãng, lưu trữ

và cách tách loại rắn lỏng .

Bảng 1.2. Thành phần hóa học của phân và nước tiểu

Đặc tính Đơn vị Phân Nước tiểu

pH - 6,47 - 6, 95 6,77 - 8,19

Vật chất khô 213 - 342 30,9 - 35,9 g/kg

0,66 - 0,76 0,13 - 0,40 g/kg NH4 - N

g/kg N 7,99 - 9,32 4,90 - 6,63

g/kg Tro 32,5 - 93,3 8,5 - 16,3

g/kg Chất xơ 151 - 261 -

g/kg Carbonate 0,23 - 2,11 0,11 - 0,19

- Các axit béo mạch ngắn g/kg 3,83 - 4,47

ure mol/l - 123 - 196

(Nguồn: Bùi Hữu Đoàn 2011) [10]

Trong nước thải hợp chất hữu cơ chiếm 70-80% gồm cellulose, protit, hidrat

carbon, acid amin, chất béo, và các dẫn xuất của chúng có trong phân, nước tiểu và

2-…

thức ăn thừa. Hầu hết các chất hữu cơ dễ phân hủy, các chất vô cơ chiếm 20-30% gồm

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

cát, đất, muối, urê, amonium, muối, chlorua, SO4

Số liệu trong bảng 1.2 cho thấy hàm lượng N và P trong phân và nước tiểu cao

vì khả năng hấp thụ N và P của các loại gia súc, gia cầm kém nên khi ăn thức ăn có

chứa N và P thì chúng sẽ bài tiết ra ngoài theo đường phân và nước tiểu. Nếu trong

điều kiện thiếu oxy, sự phân hủy các hợp chất hữu cơ theo con đường yếm khí tạo ra

các sản phẩm CH4, N2, NH3… các chất khí này tạo nên mùi hôi thối trong khu vực chăn

nuôi làm ảnh hưởng xấu tới môi trường không khí.

Ngoài ra, nước thải chăn nuôi chứa nhiều loại vi trùng, virus và trứng ấu trùng

giun sán gây bệnh E.coli, Shigella, Samonella, Vibrio comma,… [19]. Theo nghiên cứu

của nhiều tác giả (A. Kigirov, 1982; G. Rheiheinmer, 1985…) Samonella có thể tồn tại

trong phân 6 - 7 tháng, virus lở mồm long móng trong nước thải là 100 - 120 ngày.

Trứng giun sán với các loại điển hình như Fasciola hepatica, Fasciola gigantica,

Fasciola buski, Ascarisum, Oesphagostomum sp, Trichocephalus dentatus có thể phát

triển đến giai đoạn gây nhiễm sau 6 - 8 ngày và tồn tại 5 - 6 tháng [9].

Bảng 1.3. Các bệnh liên quan đến nước thải chăn nuôi

Gây bệnh

Loại Đường ô nhiễm Tên mầm bệnh Người Vật nuôi

E.coli Vi trùng Nước, thức ăn + +

Salmonella Vi trùng Nước, thức ăn + +

leptospira Vi trùng Nước, thức ăn + +

Dịch tả lợn Virut Nước, thức ăn + -

Ascarissuum Kí sinh trùng Nước, thức ăn + +

Bệnh ngoài da Nước, thức ăn, + + Nấm, kí sinh trùng da niêm mạc

C. parium Kí sinh trùng Nước, thức ăn + +

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

(Nguồn: Viện chăn nuôi 2006)[30]

Qua đó ta thấy rằng phân và nước thải chăn nuôi nếu không được thu gom xử lý

hợp lý có thể gây ảnh hưởng đến năng suất vật nuôi, ô nhiễm môi trường và sức khỏe

của con người.

1.1.2. Tác động của nước thải chăn nuôi lên môi trường

Trong những năm gần đây, ngành chăn nuôi nước ta phát triển nhanh chóng cả

về số lượng vật nuôi cũng như quy mô trang trại. Tốc độ tăng trưởng ngành chăn nuôi

tuy có nhiều biến động do dịch bệnh nhưng luôn giữ mức cao trong nhiều năm qua,

trung bình 5 - 6%/năm, góp phần trong việc duy trì mức tăng trưởng chung của ngành

nông nghiệp, đáp ứng cơ bản nhu cầu thực phẩm cho tiêu dùng trong nước. Bên cạnh

đó, nhà nước đã khuyến khích hình thành nhiều chuỗi liên kết trong sản xuất chăn nuôi,

dưới nhiều hình thức khác nhau như chăn nuôi gia công, hợp tác xã chăn nuôi, doanh

nghiệp và nông dân cùng làm… Cụ thể theo Tổng cục thống kê đầu năm 2019 cả nước

có hơn 23.500 trang trại chăn nuôi tập trung. Tuy nhiên cũng phải thừa nhận ngành

chăn nuôi sản xuất tốt nhưng dịch bệnh, vệ sinh an toàn thực phẩm, công nghiệp chế

biến còn yếu. Đặc biệt chất thải chăn nuôi không được xử lý triệt để khi xả ra môi

trường gây ô nhiễm nguồn nước mặt, nước ngầm, môi trường đất, không khí và

các sản phẩm nông nghiệp.

Hàm lượng các chất hữu cơ, chất dinh dưỡng được biểu thị qua thông số như:

COD, BOD, T-N, T-P, TSS… những thông số này là nguyên nhân gây ô nhiễm môi

trường và có hàm lượng cao trong chất thải chăn nuôi. Đây là những thành phần dễ

phân hủy, phát sinh khí độc, gây mùi hôi thối, làm sụt giảm lượng oxy hòa tan trong

nước và đặc biệt nếu không được xử lý khi thải ra nguồn tiếp nhận sẽ làm ảnh hưởng

đến môi trường xung quanh, gây phì dưỡng hệ sinh thái, làm ảnh hưởng đến cây trồng

và là nguồn sinh dưỡng quan trọng để các vi khuẩn gây hại phát triển. Ô nhiễm môi

trường không những làm giảm sức đề kháng vật nuôi, tăng tỷ lệ mắc bệnh dẫn đến năng

suất chăn nuôi bị giảm, các chi phí phòng trị bệnh gia tăng, hiệu quả kinh tế không cao

mà còn ảnh hưởng trực tiếp tới sức khỏe con người. Sức đề kháng của vật nuôi giảm

sút sẽ là nguy cơ gây nên bùng phát dịch bệnh. Tính riêng năm 2019 ngành chăn nuôi

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

thải ra môi trường một lượng lớn chất thải - khoảng gần 85 triệu tấn/năm trong đó chỉ

khoảng 1/5 trong số đó được sử dụng có hiệu quả như làm khí sinh học, ủ phân, làm

thức ăn cho cá, số còn lại hầu như bị lãng phí và thải ra môi trường gây ô nhiễm nghiêm

trọng [25]. Tổ chức y tế thế giới (WHO) đã khuyến cáo: cần có các biện pháp thu gom

và xử lý chất thải chăn nuôi một cách thích hợp để tăng cường được sức khỏe cho vật

nuôi, đảm bảo an toàn sinh học và giảm thiểu ô nhiễm môi trường. Các chất thải chăn

nuôi gây ô nhiễm môi trường từ vi sinh vật rất nguy hiểm, đặc biệt là các virus biến thể

từ các dịch bệnh như lở mồm long móng, dịch bệnh tai xanh, dịch tả lợn Châu Phi có

thể lây lan nhanh chóng và có thể cướp đi sinh mạng của rất nhiều người.

Ô nhiễm môi trường không khí trong chăn nuôi chủ yếu do các khí như H2S,

NH3,... phát sinh từ sự phân hủy và bốc hơi của chất thải vật nuôi. Sự tích lũy NH3

trong không khí kích thích sự phát triển của tảo độc dẫn đến giảm nhiều loài thủy sinh,

có thể gây ra sự phì nhiêu nước mặt. Đặc biệt, sự tích tụ NH3 trong các chuồng trại kém

thông thoáng có thể ảnh hưởng đến sức khỏe vật nuôi. Trong điều kiện kỵ khí cộng với

sự có mặt của vi khuẩn trong phân và nước thải xảy ra quá trình khử các ion sunphat

2-) thành sunphua (S2-). Trong điều kiện bình thường thì H2S là một trong những

(SO4

nguyên nhân gây ra các vấn đề về màu và mùi [9].

Nước thải chăn nuôi lợn chứa hàm lượng N và P cao nếu không được loại bỏ thì

có thể tích tụ trong đất gây ra hiện tượng phú dưỡng làm cho nồng độ nitrat tăng cao

trong đất, sẽ gây độc cho hệ sinh vật đất cũng như cây trồng. Đồng thời, tạo điều kiện

thuận lợi cho các vi sinh vật ưa nito, photpho phát triển, ức chế sự sinh trưởng của các

chủng vi sinh vật khác, gây mất cân bằng hệ sinh thái đất.

Bên cạnh đó trong phân tươi của vật nuôi chứa nhiều vi sinh vật gây bệnh, chúng

có thể tồn tại và phát triển trong đất dẫn đến nguy cơ phát tán đi khắp nơi gây nhiễm

bệnh cho người và động vật nuôi. Trong môi trường đất photpho có khả năng kết hợp

với các nguyên tố Cu, Al…tạo thành các hợp chất phức tạp, khó phân hủy được làm

cho đất cằn cỗi, ảnh hưởng tới sự phát triển của thực vật. Trong khi chất thải chăn nuôi

có chứa các chất hữu cơ, kim loại... được thải trực tiếp ra đất theo mưa, nước chảy tràn

thấm qua đất vào nước ngầm gây ô nhiễm nước ngầm.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

Ngoài ra, nước thải chăn nuôi khi chưa được xử lý hay đã qua xử lý nhưng vẫn

chưa đạt yêu cầu được thải ra môi trường sẽ ô nhiễm hết sức nghiêm trọng. Bên cạnh

đó, quá trình vệ sinh chuồng trại và tắm cho vật nuôi cũng thải ra môi trường một lượng

lớn nước thải gây ô nhiễm nguồn nước và suy giảm nguồn tài nguyên nước.

1.1.3. Công nghệ xử lý nước thải chăn nuôi hiện nay

Do nước thải chăn nuôi có tính chất đặc thù nên phương pháp xử lý chủ yếu là

dung kết hợp các phương pháp sinh học hóa lý nhằm giảm nồng độ các chất ô nhiễm

đến nồng độ cho phép theo quy chuẩn của nhà nước để có thể xả ra môi trường.

- Phương pháp xử lý yếm khí: Nước thải chăn nuôi thuộc loại giàu COD, N, P,

SS vì vậy để xử lý phương pháp yếm khí luôn được lựa chọn đầu tiên. Vi khuẩn là tác

nhân phát triển và là động lực chính. Đây là một quá trình sinh hóa phức tạp với hàng

trăm phản ứng và hợp chất trung gian và cho ra sản phẩm cuối là biogas - thành phần

khí (là biogas khí sinh học). Phương pháp này hiện nay được nghiên cứu và áp dụng

rộng rãi. Có thể nói xử lý yếm khí có thể xử lý tới khoảng 70% ô nhiễm hữu cơ nhưng

sau yếu khí vẫn phải xử lý hiếu khí. Phương pháp này là phương pháp khó có thể thay

thế khi xử lý nước thải bao gồm cả phân, do hàm lượng chất khô cao và hàm lượng

chất hữu cơ lớn do đó nếu sử dụng biện pháp khác có thể sẽ quá tải và không hiệu quả.

- Phương pháp xử lý hiếu khí: Nước thải được tách ra sau quá trình phân hủy

yếm khí được xử lý bằng phương pháp này vì khi xử lý bằng phương pháp yếm khí thì

nước thải sau hệ thống vẫn chưa thể đạt được tiêu chuẩn xả. Hiếu khí là quá trình tiêu

thụ năng lượng thuần tuy nhiên có khả năng oxi hóa các hợp chất hữu cơ và các hợp

chất gây ô nhiễm khác. Phương pháp này có thể áp dụng theo nhiều dạng khác nhau

như: lọc sinh học qua lớp vật liệu, bùn hoạt tính lơ lửng, mương oxy hóa.

- Phương pháp xử lý bằng hồ sinh học: Các cơ sở chăn nuôi có diện tích lớn

thường áp dụng phương pháp này để xử lý nước thải sau công đoạn xử lý yếm khí sau biogas.

Ưu điểm phương pháp này là có thể kết hợp vừa xử lý nước thải vừa có thể nuôi trồng thủy

sản. Nhược điểm hiệu quả xử lý còn chưa cao và có thể gây ô nhiễm môi trường hồ do thừa

dinh dưỡng là tảo và các thực vật thủy sinh phát triển mạnh.

- Phương pháp xử lý bằng bãi lọc trồng cây: Đây có thể coi là phương pháp mới

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

ở Việt Nam tuy nhiên nó đã được áp dụng khá nhiều trên thê giới. Được áp dụng ở

công đoạn sau cùng loại bỏ triệt để các chất dinh dưỡng, vi sinh vật, cặn … Thực vật

thủy sinh chịu nước được dùng chủ yếu trong phương pháp này tạo ra hệ sinh vật hấp

thụ các chất dinh dưỡng còn lại trong nước thải đã xử lý trước đó

- Phương pháp hóa - lý: Áp dụng phương pháp keo tụ để loại bỏ các chất hữu

cơ. Các chất keo tụ thường sử dụng là phèn nhôm, phèn sắt, phèn bùn kết hợp với

polyme trợ keo tụ để tăng quá trình keo tụ. Phương pháp này loại bỏ được hầu hết

các chất bẩn có trong nước thải chăn nuôi tuy nhiên nhược điểm là chi phí xử lý

cao, không hiệu quả về mặt kinh tế. Ngoài ra tuyển nổi cũng là một phương pháp

để tách các hạt có khả năng lắng kém nhưng có thể kết dính vào các bọt khí nổi

lên, tuy nhiên chi phí đầu tư, vận hành cho phương pháp này cao cũng không hiệu

quả về mặt kinh tế.

Thông qua khảo sát thì hiện tại có bốn loại hình công nghệ điển hình được các

trang trại áp dụng xử lý nước thải chăn nuôi:

- Nước thải chăn nuôi (có thể lẫn phân hoặc tách phân) được xử lý bằng hồ kị khí

có phủ bạt sau đó qua ao sinh thái rồi thải ra môi trường, có khoảng 8,3 % trang trại sử

dụng biện pháp này

- Nước thải chăn nuôi được xử lý qua hầm biogas, sau đó được thải ra kênh

mương, chiếm 50% số trang trại khảo sát

- Nước thải chăn nuôi được xử lý kỵ khí, sau đó bằng phương pháp lọc sinh học

kị khí hoặc aeroten, cuối cùng qua hồ thực vật thủy sinh rồi thải ra ngoài môi trường

chiếm 8,3%

- Còn lại 8,4% không qua xử lý mà thải trực tiếp ra kênh mương hoặc ao hồ làm

ô nhiễm môi trường xung quanh một cách nghiêm trọng [15]

Ngoài ra còn rất nhiều các giải pháp khác tùy thuộc vào điều kiện của trang trại,

lượng nước thải, yêu cầu về công nghệ vệ sinh nước để lựa chọn được phương pháp

làm sạch phù hợp và đem lại hiệu quả xử lý tốt đối với chủ chăn nuôi.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

1.1.4. Hiện trạng chất lượng nước thải tại các trang trại chăn nuôi lợn tại Việt Nam

Tại Việt Nam, công tác xử lý nước thải tại các trang trại chăn nuôi lợn là vấn đề

được chính quyền và cộng đồng quan tâm. Hiện nay, nước thải chăn nuôi lợn từ các hộ

chăn nuôi cũng như trang trại chủ yếu được xử lý bằng hầm phân hủy yếm khí (hầm

biogas). Tuy nhiên, qua thực tế vận hành nước thải sau khi qua xử lý biogas chưa đạt

QCVN 62- MT: 2016/BTNMT do nhà nước quy định.

Bảng 1.4. Thành phần và mức độ ô nhiễm nước thải chăn nuôi lợn trước

và sau xử lý biogas

QCVN 62- Trước biogas Sau biogas MT:2016/BTNMT

Thông số

Trung Trung Min- Min-Max Cột A Cột B bình bình Max

pH 7,56 7,30- 7,87 7,76 7,19-7,90 6,0-9,0 5,5-9,0

T0(0C) 30,35 29-32 30,35 28,2-32,6 - -

DO 0,00 0-0 0,08 0-0,60 - -

COD 3587 860-4590 800 391-1792 100 300

T-N 343 167-907 307 115- 531 50 150

4

N- NH+ 315 130-870 289 110-506 - -

T-P 92,2 250-295 62,1 19-127 - -

TSS 2248 520-9520 1431 360-3280 50 150

Coliform 372.104 - 226.104 - 3000 5000

Ecoli 169.104 - 135.104 - - -

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

(Nguồn: Trần Văn Tựa, 2014)[27]

Qua bảng 1.4 có thể nhận thấy rằng nước thải sau quá trình xử lý bằng hầm

biogas chứa hàm lượng các chất hữu cơ cao hàm lượng COD, coliform, DO, tổng P, N

… có chỉ số lớn hơn nhiều so với quy chuẩn loại B (QCVN40: 2011- BTNMT). Nếu

thải trực tiếp ra môi trường vẫn sẽ gây ô nhiễm nghiêm trọng làm ảnh hưởng đến sức

khỏe và đời sống con người cũng như sinh vật khác.

Trịnh Quang Tuyên (2010) và nhóm nghiên cứu đã tiến hành khảo sát hiện trạng

ô nhiễm nước thải trong chăn nuôi lợn tập trung cho thấy COD trong nước thải sau

biogas vẫn vượt 2,5 lần đến 3,3 lần so vơi quy chuẩn loại B, nước thải ra ngoài môi

trường còn vượt tiêu chuẩn 1,6 đến 2,0 lần. Chỉ tiêu BOD5 của nước thải sau biogas và

sau ao chứa nước thải vượt 2,8 lần đến 3,5 lần, nước thải ra ngoài đều vượt chuẩn cho

phép từ 1,3 đến 2,2 lần. Các chỉ tiêu NO3-, tổng P, coliform của nước thải tại các tỉnh

điều tra đều vượt mức cho phép nhiều lần. [29]

Trần Văn Tựa (2014) đã tiến hành khảo sát một số cơ sở chăn nuôi thuộc các

tỉnh Hưng Yên, Thái Bình, Vĩnh Phúc, Hòa Bình và Hà Nội: Tại hầu hết các trang trại

khảo sát, lượng COD, T-N và T-P của nước thải sau khi xử lý bằng hầm biogas đều

còn rất cao, dao động từ 714 đến 4590 mg/L với COD, từ 531 - 1131 mg/L với T-N và

127 - 146 mg/L với T-P. Mặc dù một số trang trại đã có hệ thống xử lý cấp 2 (xử lý

hiếu khí hoặc ao sinh học) nhưng lượng COD, T-N và T-P sau khi thải ra môi trường

+ sau xử lý bằng biogas còn tương

vẫn vượt tiêu chuẩn thải loại B (QCVN40: 2011- BTNMT) nhiều lần (COD 117 - 1030

mg/L; TN: 2,5 - 270 mg/L). Đáng chú ý là lượng NH4

đối lớn, trung bình dao động trong khoảng 500 - 1000 mg/L. Đây là một trong những

nhân tố chính gây phú dưỡng cho môi trường tiếp nhận nếu không được xử lý tốt [27]

Do đó, việc tiếp tục xử lý nước thải sau biogas trước khi thải ra môi trường là

rất cần thiết. Trên thế giới và ở Việt Nam đã có một số công trình nghiên cứu về xử lý

nước thải chăn nuôi nhưng đem lại hiệu quả chưa thực sự cao, vì vậy cần phải tiến hành

nghiên cứu một hệ thống hay cách thức xử lý nước thải chăn nuôi sau bể biogas vừa

đạt hiệu quả môi trường, vừa đạt hiệu quả kinh tế và tận dụng được nguồn dinh dưỡng

dồi dào cung cấp cho sinh vật phát triển.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

1.2. Tổng quan về công nghệ sinh thái trong xử lý ô nhiễm môi trường nước

1.2.1. Khái niệm

Từ những năm 1960, công nghệ sinh thái bắt đầu được quan tâm, xuất phát từ

việc nghiên cứu các quá trình làm sạch môi trường. Đặc biệt là việc ứng dụng các sinh

vật như thực vật thủy sinh hay vi sinh vật trong xử lý nước thải, chất thải và phục hồi

các nguồn tài nguyên đất và tài nguyên nước. Trên thế giới, HT Odum là người đi đầu trong

lĩnh vực nghiên cứu về công nghệ sinh thái. Ông tiến hành thiết kế các hệ sinh thái lớn tại

Port Aranasa, Texa (HT Odum, 1963), thành phố Morehead, Bắc Carolina (HT Odum, 1985,

1989) và Gainesville, Florida (Ewel và HT Odum, 1984).

Barrett (1999) đưa ra: Thiết kế, xây dựng, hoạt động và quản lý (đó là kỹ nghệ)

các công trình về nước/cảnh quan và liên kết quần xã động vật và thực vật (đó là hệ sinh

thái) để làm lợi cho nhân loại và tự nhiên. Đây là định nghĩa sát nghĩa hơn về thuật ngữ,

ngoài ra các thuật ngữ khác với nghĩa tương tự bao gồm công nghệ sinh thái

(ecotechnology), kỹ nghệ sinh học đất (soil bioengineering) và kỹ thuật sinh học [32].

Công nghệ sinh thái trong nghiên cứu này là công nghệ sinh thái sử dụng TVTS

trong xử lý ô nhiễm nước và cũng được hiểu là công nghệ đất ngập nước nhân tạo

(Constructed wetlands) hay bãi lọc trồng cây nhân tạo… Công nghệ sinh thái sử dụng

TVTS thân thiện môi trường có nhiều ưu điểm, rất được quan tâm ở nhiều nước trên

thế giới.

1.2.2. Thực vật thủy sinh được sử dụng trong công nghệ sinh thái

1.2.2.1. Phân loại các loài thực vật thủy sinh

Thực vật thủy sinh là những sinh vật sống trong nước cụ thể là quá trình sinh

trưởng và phát triển của chúng gắn liền với môi trường nước (nước ngọt hay mặn).

Trong công nghệ sinh thái, thực vật thủy sinh đóng vai trò quan trọng trong xử lý nước

thải. Những thực vật thủy sinh sử dụng ở đây bao gồm thực vật có mạch, rêu và một số

tảo lớn trong đó thực vật hạt kín chiếm ưu thế.

Thực vật thủy sinh có những đặc điểm hình thái và giải phẫu thích nghi với việc

sống môi trường nước. Thường thì thực vật thủy sinh là các loài có lá và bộ rễ rất lớn.

Đặc biệt bộ rễ đây chính là bộ phận để hấp thụ các chất hữu cơ cũng như kim loại nặng

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

có trong nước thải. Sau khi được rễ hấp thụ sẽ được truyền lên lá do đó lá của thực vật

thủy sinh có màu xanh rất đặc trưng. Bản chất thực vật thủy sinh là thực vật làm sạch

không gây hiện tượng tái nhiễm hay thôi nhiễm khi đem đi trồng để xử lý nước thải ô

nhiễm. Đây là thực vật thích hợp nhất để lựa chọn xử lý nước thải tạo nên một hệ sinh

thái có năng suất sơ cấp cao nhất có sự dồi dào về ảnh sáng nước và chất dinh dưỡng.

TVTS trong công nghệ sinh thái có thể phân chia thành cách nhóm chính sau:

- Thực vật thủy sinh ngoi lên mặt nước (nửa ngập nước): là những loài thực vật

có rễ mọc trong bùn đấy và một phần cơ thể vươn lên khỏi mặt nước. Vì thích nghi với

việc mọc trong nơi ngập nước nên có số lượng lỗ khí nhiều hơn so với cây ở cạn. So

với cây ở cạn có khoảng 100-300 lỗ khí/ mm2 thì riêng mặt lá của thực vật thủy sinh

có 400-600 lỗ khí /mm2 để dễ dàng vận chuyển ôxy đến rễ, còn các cơ quan sinh dưỡng

ở trên mặt nước thì mang đặc tính của cây ưa ẩm. Một số thủy sinh thực vật tiêu biểu

trong nhóm này là Sậy (Phragmites spp.), Cattails (Typha spp.), Bulrush (Scirpus spp.)

hay Lưỡi đồng (Iris spp.)…

- Thực vật thủy sinh sống trôi nổi (có lá nổi): đây là những loài thực vật có rễ

chìm trong bùn và có lá trải nổi trên mặt nước. Trong tế bào biểu bì của lá và cuống có

các tế bào đặc biệt khác với tế bào biểu bì và có vách dễ thấm nước hơn được gọi là tế

bào “chân nước”. Trong thân và lá có các tế bào phân nhánh làm nhiệm vụ nâng đỡ,

ngoài ra trong thân của nhóm thực vật thủy sinh này có chứa các mô khí phát triển,

khoang gian bào lớn để thu nhận không khí trên mặt nước để truyền đến rễ. Các loài

thực vật thủy sinh trong nhóm này là Lục bình (Eichhornia crassipes), Bèo tấm (Wolfia

arhiga), Bèo tai tượng (Pistia stratiotes), Salvinia (Salvinis spp.)…

− Thực vật thủy sinh sống chìm trong nước: Cây sống chìm có đặc điểm thân

dài, mảnh, lá mỏng nhỏ hoặc dài, phiến hẹp. Vì cơ thể thực vật ở nhóm này được nâng

đỡ trong môi trường nước nên mô cơ phát triển yếu và thường tập trung ở phần trung

tâm để chịu được sự uốn lượn của dòng chảy. Độ dày của lá mỏng vì mô giậu của lá

không phân hóa hoặc phân hóa kém do ánh sáng yếu. Ngoài ra một số loài có các sắc

tố phụ đặc biệt để có thể hấp thu được những ánh sáng chiếu xuống sâu dưới nước ví

dụ như tia vàng, lục, hồng ngoại… Thực vật sống chìm sinh trưởng phía dưới mặt nước

suốt cả vòng đời của nó, tất cả các bộ phận chịu trách nhiệm quang hợp đều nằm dưới

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

mặt nước. Thực vật sống chìm hấp thu oxy hòa tan trong nước (ban đêm - cho quá trình

hô hấp) và carbonic trong nước (ban ngày - cho quá trình quang hợp) và nhiều loài còn

có thể sử dụng các bicarbonate hòa tan cho quá trình quang hợp. Thực vật thủy sinh

tiêu biểu thường thấy ở nhóm này là Hydrilla (Hydrilla verticillata), Water milfoil

(Myriophyllum spicatum), Blyxa (Blyxa aubertii), rong Đuôi chó (Myriophyllum

spp.)...

1.2.2.2. Vai trò của thực vật thủy sinh trong xử lý nước thải

Trong việc xử lý nước thải và làm sạch nước bằng biện pháp tự nhiên không thể

không kể đến vai trò của thực vật thủy sinh. Do đặc điểm về hình thái và giải phẫu của

thực vật thủy sinh đặc biệt thích nghi với môi trường nước nên từng bộ phận đều có

những vai trò riêng biệt góp phần trong việc xử lý nước thải đạt hiệu quả và đã được

kiểm chứng trong các điều kiện thí nghiệm và thu được kết quả xử lý tốt.

Bảng 1.5. Vai trò của thực vật thủy sinh trong hệ thống xử lý nước thải

Phần cơ thể Nhiệm vụ

Là giá bám cho vi khuẩn phát triển

Lọc và hấp thụ chất rắn

Cung cấp lớp đất và trầm tích mới Rễ/ Thân

Ảnh hưởng vật lý

Tạo điều kiện cho quá trình nitrat hóa và phản ứng nitrat hóa

Hấp thu ánh mặt trời, nguồn che sáng, cản trở sự phát triển của tảo

Giảm ảnh hưởng của gió lên bề mặt xử lý, giảm tốc độ dòng chảy Thân/ lá ở mặt nước hoặc phía trên mặt nước

Giảm sự trao đổi nước và khí quyển, lắng- lọc

Chuyển oxy từ lá xuống rễ

(Nguồn: Đào Thị Huyền Trang, 2016) [26]

Qua bảng 1.5 ta nhận thấy rằng nhờ có bộ rễ đặc biệt nên dễ dàng vận chuyển

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

oxy từ không khí vào nước, oxy chuyển từ phần thân và lá khí sinh xuống bộ rễ và giải

- ,

phóng ra vùng rễ, tạo điều kiện thuận lợi cho quá trình nitrat và phản nitrat hoá. Bởi

+, NO2

3- cũng như TSS và COD [1]. Với mật độ cao bộ rễ còn là giá thể bám dính

vậy, thực vật thuỷ sinh đóng vai trò chủ yếu trong việc giảm nồng độ NH4

-, PO4

NO3

của hệ vi sinh vật - hình thành nhóm sinh vật hiếu khí quanh bộ rễ thực vật, hệ vi sinh

vật này có thể di chuyển cùng với thực vật thủy sinh, tăng mật độ tiếp xúc giữa vi sinh

vật với nước thải, phạm vi xử lý rộng hơn hạn chế việc các vi sinh vật không có chỗ

bám dính và lắng xuống đáy. Hệ vi sinh vật phân giải các chất hữu cơ phức tạp thành

đơn giản, sản phẩm của quá trình này chính là “thức ăn” cho thực vật sinh trưởng và

phát triển. Qua các kiểm chứng trong các điều kiện thí nghiệm nhận thấy rằng khả năng

loại bỏ các chất ô nhiễm vô cơ và hữu cơ trong nước góp phần chứng minh rằng mối

quan hệ giữa thực vật thủy sinh và hệ vi sinh vật bám trong rễ của chúng là cộng sinh

- các loại thực vật thủy sinh như các loài bèo, rong cũng như tảo cung cấp oxy, các hoạt

chất sinh học cần thiết cho các vi sinh vật hiếu khí đồng thời thân và lá của thực vật

thủy sinh hấp thu ánh sáng mặt trời giúp vi sinh vật không bị chết dưới ánh mặt trời

ngược lại vi khuẩn cũng cung cấp ngay tại chỗ các chất dinh dưỡng cho thực vật hấp

thụ để phát triển. Điều đó càng chứng tỏ mối quan hệ này đem lại một hệ sinh thái cân

bằng và đạt hiệu quả xử lý cao.

Ngoài ra thực vật sử dụng các chất dinh dưỡng, chất hữu cơ, các chất ô nhiễm

trong nước thải thông qua rễ hoặc thông qua thân và lá chìm dưới nước sinh ra sinh

khối góp phần giúp thực vật sinh trưởng và phát triển. Các chất này được loại bỏ khỏi

hệ thống xử lý bằng cách thu hoạch sinh khối của cây, sinh khối của cây được sử dụng

vào nhiều mục đích như: Làm nguyên liệu cho thủ công mỹ nghệ, làm thực phẩm cho

gia súc, gia cầm, làm phân comport…

Thân và lá của thực vật làm giảm tốc độ dòng chảy gây ra sự thay đổi của quá

trình lọc và lắng của các hạt và vụn hữu cơ. Thực vật thủy sinh có khả năng sinh trưởng

tốt trong trường hợp không cần cung cấp năng lượng do vậy có thể ứng dụng ở những

vùng có dinh dưỡng kém. Đối với thực vật thủy sinh sống chìm trong nước hệ rễ của

chúng sẽ phân bố lại giúp làm giảm tốc độ của các luồng khí trên mặt nước, tăng thời

gian tiếp xúc của nước và các vùng bề mặt của của cây, tạo điều kiện thuận lợi cho sự

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

lắng đọng của các chất rắn lơ lửng trong nước, cản trở sự sinh trưởng của tảo - nguyên

nhân gây phú dưỡng trong nước. Đặc biệt vào mùa đông, lớp phủ thực vật còn giữ vai

trò cách nhiệt giữa khí quyển với vùng đất bên dưới làm cho đất không bị sương giá.

Cũng như các loài thực vật khác rễ cây của thực vật thủy sinh giúp đất tươi xốp trong

môi trường nước, dần dần làm ổn định tính dẫn nước của đất. Một số loài TVTS có thể

sinh ra chất kháng sinh từ rễ của nó, các chất kháng sinh này có khả năng tiêu diệt một

số vi khuẩn ô nhiễm trong nước. Ngoài ra, rễ của TVTS còn có khả năng tạo ra lượng

- trong một số loại đất ngập nước.

lớn nguồn cacbon hữu cơ cung cấp cho quá trình phản nitrat và do đó làm tăng sự loại

bỏ NO3

1.3. Tổng quan về một số loài thực vật thủy sinh trong nghiên cứu

Cây trồng được sử dụng là các loài thực vật thủy sinh có tiềm năng tồn tại, thích

nghi và xử lý được nước thải, dễ tìm kiếm.

1.3.1. Cây Sậy (Phragmites australis)

Cây Sậy (Phragmites australis), là một loài cây lớn thuộc họ Hòa thảo (Poaceae)

phân bố ở những vùng đất lầy ở cả khu vực nhiệt đới và ôn đới.

Sậy hay tạo thành

các bãi dày đặc, có thể tới

100 hecta hoặc lớn hơn. Sậy là

cây sống lâu năm, rễ bò dài và rất

khỏe. Thân thẳng đứng, cao

khoảng 2 - 4 m, mảnh khảnh

(đường kính chỉ khoảng 1,5 - 2

cm), rỗng ở giữa. Lá dài 30 - 40

cm, rộng 1 - 3,5 cm, hình dải hay

hình mũi mác, có mỏ nhọn kéo

Nguồn: tnmtvinhphuc.gov.vn [22] dài, phẳng, nhẵn, mép lá ráp.

Cụm hoa hình chùy, thường có Hình 1.1. Cây sậy (Phragmites australis)

màu tím hay xám nhạt, hơi rũ

cong, dài 15 - 45 cm. Cuống chung thường có lông mềm, dày đặc ở gốc, nhánh rất

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

mảnh. Bông nhỏ mang 3 - 6 hoa, mày xòe ra khi chín, rất nhọn [16].

Sậy có hệ rễ rất phát triển, mọc cắm sâu vào lớp bùn đất tạo điều kiện cho hệ vi

sinh vật xung quanh phát triển mạnh, có thể phân hủy chất hữu cơ và hấp thụ kim loại

nặng trong nước thải. Ước tính, vi khuẩn trong đất quanh rễ loại cây này nhiều như

lượng vi khuẩn trong các bể hiếu khí kỹ thuật, nhưng phong phú hơn về chủng loại 10

- 100 lần.

Khi các điều kiện sinh trưởng thích hợp, Sậy có thể tăng chiều cao tới 2 - 3 m

hoặc hơn bằng các thân cây mọc thêm theo chiều đứng, và mọc ra các rễ ở những

khoảng đều đặn, thân to 1 - 1,5 cm, lá có phiến rộng 1,5 - 2,5 cm, dài từ 20 - 30 cm.

Ngoài ra, không như các loài cây khác tiếp nhận ôxy không khí qua khe hở trong đất

và rễ, Sậy có cơ cấu chuyển ôxy ở bên trong, từ ngọn cho tới tận rễ. Quá trình này cũng

diễn ra cả trong giai đoạn tạm ngừng sinh trưởng của cây. Nhờ vậy, rễ và cả thân cây

Sậy có thể tồn tại trong những điều kiện thời tiết khắc nghiệt nhất. Ôxy do rễ Sậy thải

vào đất, cát được vi sinh vật sử dụng trong quá trình phân hủy hóa học.

Sậy có thích ứng với pH rộng, và rất phù hợp với điều kiện nhiệt đới nóng ẩm

và có nhiều khu vực đất ngập nước bỏ hoang của Việt Nam. Nhiệt độ, độ mặn và mực

nước ảnh hưởng đến sự nảy mầm. Độ sâu của nước hơn 5 cm và độ mặn trên 20 ppt

(2%) ngăn ngừa sự nảy mầm. Quá trình nảy mầm không bị ảnh hưởng bởi độ mặn dưới

10 ppt (1%) nhưng giảm ở độ mặn cao hơn. Tỷ lệ nảy mầm tăng khi nhiệt độ tăng từ

16 đến 25oC và thời gian cần thiết để nảy mầm giảm từ 25 đến 10 ngày trong cùng một

phạm vi nhiệt độ.

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

phục hồi nhanh chóng. Sậy có khả năng mọc lan rộng tự nhiên với tốc độ nhanh chóng.

Sậy có thể tự tái sinh bằng rễ và thân. Thân và rễ của Sậy có thể sống được từ 3 - 6

năm và chồi mọc thẳng đứng ở gốc vào cuối mùa hè mỗi năm.

Cây Sậy không chỉ có tác dụng trong xử lý nước thải mà còn được sử dụng để làm thuốc. Người ta dùng rễ cây sậy phơi khô, sắc thuốc uống để chữa bệnh dạ dày, viêm phế quản mạn tính, cảm nóng, phát ban, đau buốt bàng quang, viêm thận cấp tính, viêm tai giữa, thanh nhiệt giải độc cơ thể. Lá sậy được dùng trị thổ huyết, chống nôn,

lợi tiểu, chữa đầy bụng khó tiêu, cảm nắng…

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

1.3.2. Rau muống (Ipomoea aquatica)

Rau muống (Ipomoea aquatica) là một loài thực vật bán thủy sinh thuộc họ Bìm

bìm (Convolvulaceae), phân bố ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới. Có hai giống rau

muống chính. Ching Quat hay còn được gọi là Rau muống xanh, có lá hẹp và hoa màu

trắng và thường được trồng trong đất ẩm. Pak Quat còn được gọi là Rau muống trắng, có lá hình mũi tên và hoa màu hồng, được trồng trong điều kiện thủy sinh, tương tự

như lúa. Rau muống là một loại rau có thân bò trên nước hoặc trên cạn. Thân rỗng, dày,

có rễ mắt. Lá hình 3 cạnh, đôi khi nhọn và dài. Rau muống có hoa màu trắng hay tím và có hạt. Chúng sinh trưởng rất nhanh và mạnh.

Rau muống là một loại cây nhạy cảm với sương giá. Nó phát triển tốt nhất ở những nơi có nhiệt độ ban ngày hàng năm trong phạm vi 15 - 35°C, nhưng có thể chịu đựng được ở 10 - 40°C. Rau muống thích hợp với điệu kiện ẩm ướt, mưa nhiều, thích hợp với lượng mưa trung bình hằng năm khoảng 2000 - 2500 mm, nhưng có thể chịu

đựng được 700 - 4200 mm.

Nguồn: Rau rừng Việt Nam [11]

Hình 1.2. Cây Rau muống (Ipomoea aquatica)

Rau muống phát triển tốt trong điều kiện ánh mặt trời đầy đủ. Nó có thể trồng

trên các loại đất nhưng phát triển tốt nhất trong đất giàu chất hữu cơ. Cây thích hợp với

độ pH trong phạm vi 5 - 7, chịu được ở pH 4,3 - 7,5.

Rau muống có thể thu hoạch được sau 21 - 30 ngày sau khi gieo. Các cây bị nhổ

bỏ sẽ làm chậm quá trình phân nhánh hoặc không phân nhánh. Cây bắt đầu ra hoa sau

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

2 - 5 tháng, nhưng cây vẫn tiếp tục hình thành lá và cành mới. Thu hoạch của toàn bộ

cây có thể được thực hiện 50 đến 60 ngày sau khi trồng. Cây được thu hoạch bằng cách

cắt thân cây gần mặt đất và sau đó bón phân để kích thích tái sinh.

Rau muống thường được sử dụng làm thức ăn rất được ưa chuộng. Ngoài ra,

Rau muống có khả năng hấp thụ kẽm, đồng và chì trong nước. Bộ rễ của chúng còn có

khả năng cố định tạp chất lơ lửng giúp cho nước sạch hơn. Đặc biệt, lá cây có thể được

sử dụng để trị ho, chữa các vết loét và nhọt. Các chồi non có tác dụng nhuận tràng nhẹ

và được sử dụng cho bệnh nhân tiểu đường. Rễ cây được sử dụng làm thuốc nhuận

tràng, thuốc bổ và thuốc giải độc. Chúng được sử dụng trong điều trị ngộ độc thuốc

phiện hoặc Asen.

Rau muống có khả năng phát triển mạnh mẽ, dễ trồng và có bộ rễ có khả năng

phân hủy hữu cơ và hấp thụ các chất dinh dưỡng dư thừa nhằm ngăn cản việc phát triển

các loài rong tảo và mùi hôi. Các bộ rễ này cũng gây nên hiện tượng tập trung các hạt

bùn đen và kim loại nặng rồi làm chúng bất động để chìm xuống đáy trả lại màu trong

cho nước [41]. Vì thế, Rau muống có thể được sử dụng trong bãi lọc trồng cây nhân

tạo để xử lý nước thải.

1.3.3. Thủy Trúc (Cyperus alternifolius)

Cây Thủy trúc còn có tên là Lác dù, tên khoa học Cyperus involucratus, thuộc

họ thực vật: Cyperaceae (Cói). Cây có nguồn gốc xuất xứ từ Madagasca (Châu Phi).

nhiều đường vân dọc. Lá thủy trúc mỏng, gân chính nổi rõ, tiêu giảm thành bẹ ở các

Thủy trúc là cây thân thảo, mọc thành cụm dạng thô, cao 0,7-1,5m, có cạnh và có

tới 20cm. Hoa có cuống chung dài thẳng, xếp tỏa ra nổi trên đám lá bắc, bông nhỏ

hình bầu dục hoặc hình bầu dục ngắn, dẹp, dài chừng 8mm, thông thường không có

cuống, hợp thành cụm hoa đầu ở đỉnh các nhánh hoa - ra hoa tháng 1-2. Rễ của cây

gốc, thay vào đó các lá bắc ở đỉnh lại lớn, xếp thành vòng tròn, xoè rộng ra dài có thể

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

là dạng rễ chùm bám chắc vào đất và rất khỏe.

Nguồn: Tác giả tự chụp Nguồn: tác giả tự chụp

Hình 1.3. Cây Thủy Trúc (Cyperus alternifolius)

Cây có tốc độ sinh trưởng nhanh và là loài cây ưa bóng râm, ưa sáng. Cây còn

là thực vật bán cạn nên phát triển rất tốt trong môi trường nước ngập úng qua rễ, thích

nghi được trong nhiều điều kiện đất nước và khí hậu khác nhau, chịu hạn chịu úng và

không cần chăm sóc cầu kì. Cây ưa sống ở ven bờ nước, nơi đất ẩm.

Rễ cây thủy trúc có dạng chùm và có khả năng sinh rễ mới trong môi trường

hoàn toàn nước nên có khả năng hấp thụ tốt các chất lơ lửng trong nước thải cần xử lý.

Qua nhiều thực nghiệm nhận thấy rằng thủy trúc làm giảm lượng kim loại nặng trong

nước, có khả năng hấp thụ và tích lũy amoni rất tốt đặc biệt thể khử mùi tanh trong

nước giếng khoan [21].

Ngoài ra thủy trúc có hình thái đẹp do đó khi trồng có thể tạo cảnh quan đẹp,

thân lá có tác dụng chữa bệnh, cây có vị chua, hơi đắng, tính mát nên được dùng như

một loại thuốc giải độc, hành khí hoạt huyết trong các trường hợp bị côn trùng hay rắn

rết cắn.

1.3.4. Cỏ Nến (Typha orientalis)

Cỏ Nến có tên khoa học là Typha orientalis, Họ hương bồ (Typhaceae). Cỏ nến

còn có nhiều tên khác như: Thủy hương bồ, Hương bồ thảo, cây Bồn bồn… Các nước

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

nói tiếng Anh gọi Cỏ Nến là cây Đuôi mèo (cattails) cũng do hoa của nó giống đuôi

con mèo. Theo một số tài liệu thì cây này có nguồn gốc ở Autralia, một số khác thì cho

rằng ở Trung Quốc, Nhật Bản… hiện nay vẫn chưa xác định chính xác. Chúng phát

triển ở những vùng đất thấp đặc biệt là những vùng có khí hậu nhiệt đới và cận nhiệt

đới.

Cỏ Nến là loại cây cùng dòng họ Lác, là cây hạt kín một mầm. Cỏ đa niên thủy

sinh hay bán thủy sinh, thân rễ. Thân đứng khỏe, mảnh mai được ghép lại từ những lá

bẹn dẹp và dài khoảng 1,2-3m… Lá song dính, có các gân song hành, nhọn và hẹp chỉa

thẳng lên trời. Hoa cỏ nến thuộc loại đơn tính, nằm trên một trục: bông đực ở trên, bông

cái ở dưới. Nhị hoa đực bao bọc bởi long ngắn màu vàng nâu, bông cái có màu lông

nhạt hơn, hoa đực và hoa cái đều có cùng chiều dài. Quả nhỏ, hình thoi khi chín nở

theo chiều dọc. Rễ cây cỏ Nến thuộc dạng rễ chùm và rễ trụ. Rễ trụ chắc chắn nằm

ngay bên dưới các lá, có thể dài đến 60cm và đường kính to đến 2cm [39].

Nguồn: tác giả tự chụp

Hình 1.4. Cỏ nến (Typha orientalis)

Cỏ Nến là cây sống lâu năm có tốc độ sinh trưởng nhanh, có thể thích nghi

trong điều kiện môi trường thay đổi, sinh trưởng và ra hoa quanh năm thường là vào

tháng 5 và tháng 8. Do không mẫn cảm với ánh sáng mặt trời nên phát triển thích hợp

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

nhất dưới ánh sáng, tuy nhiên nếu trong bóng râm cây vẫn tồn tại.

Cỏ Nến có thể sống dễ dàng ở nhiều điều kiện môi trường, khí hậu, thổ nhưỡng:

các vùng đầm lầy ven sông hay môi trường có nhiều đất mùn. Trồng cỏ hầu như không

tốn công sức. Cây phát triển phụ thuộc chủ yếu vào các yếu tố: độ ẩm, nhiệt độ, hàm

lượng nitơ, photpho có trong nước.

Cỏ Nến được sử dụng trong nhiều mục đích khác nhau như làm thức ăn cho

người và động vật, là dược thảo chữa bệnh hiệu quả. Đặc biệt có vai trò quan trọng

trong sinh cảnh đất ngập nước, dùng để xử lý nước thải đem lại sự trong sạch cho môi

trường nước giảm thiểu các chất độc hại trong nước thải.

Hiện nay rất nhiều hộ gia đình, cơ quan, nhà máy xí nghiệp đã ứng dụng khả năng

xử lý nước thải của cây cỏ Nến đem lại hiệu quả tích cực giúp bảo vệ môi trường.

1.3.5. Cỏ vetiver (Vetiveria zizanioides)

Loài cỏ Vetiver có tên khoa học Vetiveria Zizanioides thuộc họ Graminae, họ

phụ Panicoideae, tông Andropogoneae, phân tông Sorghinae. Ngoài ra cỏ Vetiver còn

tên gọi khác là cỏ Hương bài

hoặc cỏ Hương lau. Cỏ Vetiver

có nguồn gốc từ Ấn Độ. Cỏ

vetiver được chia làm 12 loại

chính trong đó có hai loài được

sử dụng phổ biến là V.

zizanioides (trồng ở vùng nhiệt

đới) và V. nemoralis (trồng ở

vùng Đông Nam Á). Hai loài

này khác nhau chủ yếu về cách

gieo trồng và chăm sóc. Ở Việt

Nam cỏ Vetiver có nguồn gốc từ

Nguồn: Tên cây rừng Việt Nam [23] Phillipin hoặc thái Lan thuộc Hình 1.5. Cỏ Vetiver (Vetiveria zizanioides ) giống Vetiveria zizanioides có

kiểu gen Nam Ấn Độ, không ra hoa kết hạt.

Cây cỏ mọc thành bụi sả, thân gầy và mọc thẳng đứng cao khoảng 1,5m đối với

cây trưởng thành, dọc thân có lớp bao bọc giúp cây có thể tồn tại trong các môi trường

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

khắc nhiệt như khô hạn, ngập úng, lũ lụt, bệnh dịch, thuốc trừ sâu, các cây sát nhau tạo

thành khóm dày đặc vững chắc chính đặc điểm này giúp cây chịu được dòng nước chảy

xiết, gió lớn. Lá cỏ Vetiver dài từ 45- 100cm, phiến lá hẹp. Dọc theo rìa lá có răng cưa

khá bén, lá thường mỏng và cứng có thể chịu được điều kiện ngập lũ. Hoa lưỡng tính

có màu tím xanh, nâu tím, hoa thường bất thụ. Rễ của cỏ Vetiver là dạng rễ chùm không

mọc trải rộng mà lại cắm thẳng đứng ăn sâu xuống đất trồng có khi sâu từ 3-4m và có

thể lan rộng đến 2,5m sau vài năm trồng. Rễ cỏ vetiver có tác dụng lớn đặc biệt trong

việc chống xói mòn đất kể cả khi bùn đất bị lấp thì rễ mới vẫn có thể mọc ra từ thân cỏ

[23].

Cỏ Vetiver có thể phát triển trong mức độ nhiệt trung bình từ 18-250C, khi mặt

đất bị đóng băng thì cỏ sẽ chết, nhiệt độ tối thiểu là -15 đến 480C. Cỏ vetiver có khả

năng chịu đựng úng đến 45 ngày ở luồng nước sâu từ 0,6-0,8m. Loài này khi trồng

dưới bóng râm thì phát triển yếu nhưng khi ra ngoài ánh sáng thì sinh trưởng rất nhanh

do đó thích hợp trồng ở nơi có lượng ánh sáng cao. Độ pH thích hợp với loài này từ

3,0 - 11 nên có thể trồng trên nhiều loại đất mà không cần cải tạo không những thế việc

trồng cỏ Vetiver còn là một giải pháp để cải thiện đất xấu thành đất trồng được các nhà

khoa học sử dụng. Khả năng hấp thu cao các chất trong nước và các nguyên tố kim loại

nặng có trong đất và nước vị ô nhiễm. Chúng có thể chịu được chất này khi ở nhiệt độ

rất cao.

Nhờ các đặc điểm trên cỏ Vetiver được rất nhiều các nhà nghiên cứu khai thác

ứng dụng và khai thác trong xử lý nước thải, lọc làm sạch nguồn nước.

1.3.6. Khoai nước (Colocasia esculenta)

Cây khoai nước Colocasia esculenta là cây một lá mầm thuộc chi Colocasia là

một trong những chi quan trọng của họ ráy (Araceae), họ Araceae. Cây có nguồn gốc

phát sinh trải dài từ Đông Nam Ấn Độ và Đông Nam Á tới New Guinea và Malaisia.

Cây còn được gọi là môn nước. Người ta phân biệt loại Khoai nước mọc hoang xếp

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

vào một thứ của loài là Var.antiquorum.

Nguồn: Tác giả tự chụp

Hình 1. 6. Khoai nước (Colocasia esculenta)

Thân cây khoai nước có thân giả trên mặt đất do toàn bộ phần dọc lá tạo thành.

Đây là loài thân củ - cấu trúc thân chính của cây nằm trong đất. Lá cây là phần duy

nhất nhìn thấy trên mặt đất. Được cấu tạo gồm một dọc lá thẳng và một phiến lá. Phiến

lá hầu hết có hình tim, có rốn ở gần giữa, nhẵn không thấm nước vì lông mịn như nhung

có chiều dài biến động từ 20-70cm và bề rộng từ 15-50cm. Khi gần ra hoa thì lá có kích

cỡ lớn nhất. Tùy thuộc theo kiểu gen thì có màu khác nhau từ xanh nhạt đến tím tuy

nhiên màu lục sẫm nhiều. Dọc lá mập có bẹ ôm ở phía gốc tạo nên thân giả, bẹ dọc có

chiều dài khoảng 1/3 chiều dài dọc. Hoa khoai nước có dạng bông mo - mo vàng có

phần ống xanh và đầu nhọn, mỗi cây có thể có từ một cụm hoa trở lên mọc đơn độc

ngắn hơn cuống lá. Trục bông mo mang hoa đực và hóa cái. Hoa không có bao. Quả

của cây mọng và vàng. Hệ rễ của cây thuộc loại rễ chùm mọc ở đốt mầm, ngắn, có độ

sâu tối đa là 1m, phát triển thành nhiều tầng thường có màu trắng chiều dài còn tùy

thuộc vào điều kiện trồng [6].

Do bề mặt thoát hơi nước lớn nên cây có yêu cầu về độ ẩm cao và phát triển tốt

trong điều kiện đất ướt hoặc ngập. Cây cũng có khả năng chịu được ánh sáng cao tuy

nhiên là loại cây chịu được bóng râm nhiều hơn các loài thực vật cùng nghiên cứu. Phát

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

triển tốt trên đất có độ pH khoảng 5,5- 6,5 và có tính chịu mặn cao.

Cây Khoai nước có khá nhiều công dụng khác nhau như làm thực phẩm cũng

như thuốc chữa bệnh, tuy nhiên hiện nay có ít tác giả nghiên cứu về khả năng xử lý

nước thải ở loại cây này nên tôi quyết định sử dụng loại này để nghiên cứu.

1.4. Ứng dụng thực vật thủy sinh trong xử lý nước thải chăn nuôi lợn

1.4.1. Tình hình nghiên cứu trên thế giới

Trên thế giới từ nhiều thập kỉ qua đã sử dụng rộng rãi công nghệ xử lý nước thải

có sự góp mặt của TVTS.

Delgado (1995) [40], nghiên cứu sử dụng cây Bèo tây xác định khả năng hấp

thụ chất dinh dưỡng hữu cơ và vô cơ từ nước phân lợn. Nghiên cứu cho thấy sử dụng

Bèo tây có khả năng cây có thể hấp thụ 75 - 88% lượng NH4, 60% lượng NO3 đặc biệt

có khả năng giảm 100% hàm lượng COD (60% giảm do Bèo tây nếu hàm lượng COD

cao nhất trong nước thải là 1000 mg/L). Các yếu tố thời tiết có ảnh hưởng đến tốc độ

hấp thu của cây (nhiệt độ, cường độ ánh sáng, độ ẩm …)

Nghiên cứu của Poacha (2004) [57] theo kiểu đầm lầy kết hợp với ao để xử lý

nước thải chăn nuôi lợn trang trại thông qua hệ thống đất ngập nước sử dụng cỏ Nến.

Tiến hành thí nghiệm trong hai giai đoạn thí nghiệm mùa đông và mùa hè. Kết quả

nghiên cứu cho thấy hệ thống đã loại bỏ trung bình 30 - 50% COD, 37 - 51% T-N, 35

- 51% TSS, và 13 - 26% T-P; Có sự thay đổi đáng kể về hiệu quả xử lý thông số COD

và N giữa mùa đông và mùa hè. Khi mưa nhiều và nhiệt độ giảm thì hiệu quả loại bỏ

các chất cũng giảm theo. Từ đó cho thấy ngoài việc thiết kế hệ thống, quy trình vận

hành… thì các yếu tố môi trường cũng có những ảnh hưởng nhất định tới hiệu quả xử

lý của hệ thống này.

Một nghiên cứu của Lee và cs (2014) [48], tác giả đã nghiên cứu và đánh giá

khả năng thay đổi và xử lý N trong hệ thống đất ngập nước tại thành phố Nonsan của

Hàn Quốc trong 4 năm (từ năm 2008 đến năm 2012) bằng cây Lau và cây Sậy. Hệ

+ đạt 27%, tải lượng nitơ trung bình

thống xử lý nước thải chăn nuôi lợn ở khâu cuối cùng của trang trại 30.000 lợn. Kết

quả nghiên cứu cho thấy rằng hiệu quả xử lý NH4

ở dòng vào là 37.819 kg/năm và thoát ra ngoài hệ thống cùng nước thải chiếm 45%

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

trong số đó, xử lý T-N đạt 20%, các quá trình khử nitơ lên tới 34% của nitơ đầu vào,

7% nitơ được tích lũy trong đất và trầm tích, chỉ có 1% nitơ đầu vào được thực vật thủy

sinh hấp thụ. Tăng thêm các loài thực vật trong hệ thống đất ngập nước để giúp nâng

cao loại bỏ chất dinh dưỡng bởi sự hấp thu của thực vật.

Công nghệ xử lý nước thải sử dụng TVTS đã được phát triển rất thành công tại

các nước phát triển như Đức, Mỹ, Pháp, Nhật Bản, Hàn Quốc… Từ những năm 1980

tại các bang nước Mỹ đã phát triển và ứng dụng công nghệ xử lí ô nhiễm với việc sử

dụng các loài thực vật nổi và hệ thống hồ ổn định vào rất nhiều cơ sở xử lí nước thải.

“Phương pháp vùng rễ” hay còn gọi là phương pháp xử lí ô nhiễm hữu cơ và vô cơ tại

vùng rễ của một số TVTS, đã được các nhà khoa học Đức nghiên cứu và triển khai có

hiệu quả tại nhiều nơi. Các nhà khoa học Nhật Bản đã thiết kế những hệ thống làm sạch

để giảm bớt ô nhiễm ở hồ lớn áp dụng hệ sinh thái TVTS dưới dạng Bio-park thông

qua đó kiểm soát hiện tượng nở hoa của nước do vi tảo phát triển trong đó có tảo độc

[62].

1.4.2. Tình hình nghiên cứu trong nước

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

đã được tiến hành từ những năm 1985, Trần Hiếu Nhuệ và Trần Đức Hạ (1985) [18]

bằng phương pháp lắng kết hợp với hồ sinh học đã có một số nghiên cứu ban đầu về

việc xử lý nước thải Hà Nội. Theo nghiên cứu gần đây của Vũ Thị Phương Thảo (2017)

về đánh giá vai trò của một số loài thực vật thủy sinh như: Thủy trúc, Rau muống và

Ngổ trâu để cải thiện chất lượng nước sông Nhuệ, cho thấy cả ba loài thực vật đều có

khả năng hấp thụ các chất ô nhiễm có hàm lượng tổng N, tổng P và kim loại nặng cao.

Và sau quá trình thí nghiệm, chất lượng nước sông Nhuệ hầu hết đạt tiêu chuẩn nước

tưới tiêu thủy lợi theo QCVN 08-MT:2015/BTNMT [21].Tuy nhiên các nghiên cứu để

xử lý nước thải chăn nuôi lợn gần đây mới được chú ý.

Đặng Xuyến Như và cs (2005) [17], xử lý nước thải chăn nuôi lợn qui mô pilot

bằng hệ đất ngập nước dòng chảy mặt trồng Bèo tây đạt được kết quả khả quan. Sau

khi xử lý qua UASB và đặc biệt là đất ngập nước thả Bèo tây có độ pH ổn định tốt và

đạt 6,8 - 6,9 trước đó độ pH của nước vào khá thay đổi,độ pH ổn định trong quá trình

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

theo dõi. Kết quả loại bỏ TSS, COD qua tháp UASB cao, đạt tương ứng 80%, 70 - 80%

và sau khi qua xử lý với Bèo tây hiệu quả loại bỏ của toàn hệ thống đạt trên 90% với

cả hai thông số, khả năng loại bỏ N, P đạt tương ứng 70% ,58 - 65%. Qua đó có thể

thấy được hiệu quả khi hệ thống vận hành.

Trương Thị Nga (2009) và cs [14], nghiên cứu sử dụng Sậy (Phragmites spp.)

để xử lý hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi. Hiệu suất xử lý nước thải của Sậy trong

hệ thống này: photpho là 93,57%, amonia là 64,08% và COD là 36,39%. Kết quả nghiên

cứu, trọng lượng tươi trung bình của Sậy tăng 3 lần, chiều cao cây tăng 5 lần, chiều dài rễ

tăng gần 4 lần so với khi mới bắt đầu trồng. Sinh khối Sậy trung bình trên 1m2 tăng 9 lần,

mật độ cây tăng 10 lần và số chồi tăng thêm 11 chồi/cây so với ban đầu.

Trịnh Quang Tuyên và cs (2011) [29], nghiên cứu dùng cây Bèo tây làm giảm

- có hiệu suất xử lý

các chỉ số COD, BOD, P, NO3, coliform đến mức cho phép của TCN 678 - 2006 (COD

-(55,4%), COD, BOD và T-P hiệu suất xử lý tương

= 400 mg/L). Hiệu suất xử lý nước thải bằng Bèo tây cho thấy: NO2

cao nhất (99,6%), thấp nhất là NO3

ứng 67,8%, 69,1% và 65,4%. Tuy nhiên, nước sau xử lý chỉ đáp ứng tiêu chuẩn ngành

cho mô hình nhỏ tầm 100 đầu lợn nếu số lượng lớn hơn cần diện đất sử dụng lớn hơn.

Ngoài ra, theo nghiên cứu của Vũ Thị Nguyệt, Trần Văn Tựa, Đặng Đình Kim

và Bùi Thị Kim Anh (2013), khi phối hợp sử dụng Bèo tây và Sậy để xử lý nước thải

chăn nuôi lợn sau công nghệ Biogas thì hiệu suất xử lý COD, tổng N, tổng P lần lượt

là 69,78%; 76,84% và 68,68%. Khả năng sử dụng hệ thống kết hợp Bèo tây và Sậy để

xử lý COD, N, P trong nước thải chăn nuôi lợn là hoàn toàn khả thi [16].

Qua đó ta dễ dàng nhận thấy công nghệ sinh thái sử dụng TVTS trong xử lý

nước thải nói chung cũng như nước thải chăn nuôi đã có từ rất sớm và đạt được nhiều

thành công trên các quy mô khác nhau. Loài thực vật Thủy sinh được các nhà nghiên

cứu sử dụng phổ biến là: Sậy, Lau, cỏ Vetiver, Bèo tây… Đây là ứng dụng thân thiện

với môi trường chi phí thấp, dễ dàng vận hành đem lại hiểu quả xử lý ổn định và đạt

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

kết quả tốt.

Chương 2

ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Đối tượng nghiên cứu

- Thực vật thủy sinh: cây Sậy (Phragmites australis), cây Rau muống (Ipomoea aquatica), cây Thủy trúc (Cyperus alternifolius), Cỏ Nến (Typha orientalis), cỏ Vetiver

(Vetiveria zizanioides), Khoai nước (Colocasia esculenta) được lấy giống từ Trung tâm

giống cây trồng - Học Viện Nông nghiệp Việt Nam. Cây trước khi sử dụng cho thí nghiệm được ươm trong bầu (đất, mùn cưa, phân vi sinh) trong thời gian 3 tháng. Chọn

những cây khỏe mạnh, có số nhánh, chiều dài lá và chiều dài dễ tương đương (mỗi

nhánh cây dài 20 cm) để trồng thí nghiệm.

- Nước thải chăn nuôi sau biogas được lấy tại trang trại chăn nuôi lợn với quy mô 4000 con tại xóm Trại, Tốt Động, Chương Mỹ, Hà Nội. Thông số chất lượng nước

thải đầu vào được trình bày tại bảng 2.1

Bảng 2.1. Thông số chất lượng nước thải đầu vào

Chất ô nhiễm Đơn vị Nồng độ trong nước thải QCVN62- MT:2016/BTNMT cột B

5,3 ± 0,2 5,5 - 9 pH

+

COD mg/l 757,8 ± 44,7 300

mg/l 61,75 ± 10,4 - NH4

TSS mg/l 213,6 ± 12,4 150

TN mg/l 184,6 ± 16,4 150

TP mg/l 35,5 ± 5,7 -

2.2. Phạm vi nghiên cứu

Thí nghiệm được đặt tại tại phòng Thủy sinh học môi trường - Viện Công nghệ

môi trường - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

Ứng dụng kết quả nghiên cứu lựa chọn loài thực vật tối ưu trong xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau biogas ngoài thực tiễn. Mô hình thực tiễn có quy mô 150 m3/ng.đ tại trang trại 4000 lợn tại Xóm Trại, xã Tốt Động, huyện Chương Mỹ, Hà Nội.

Thời gian nghiên cứu: từ 9/2019- 3/2020

+, pH) của thực vật thủy sinh (Sậy,

2.3. Nội dung nghiên cứu

- Đánh giá khả năng chống chịu (COD, NH4 Thủy trúc, cỏ Vetiver, cỏ Nến, Rau muống, Khoai nước)

- Đánh giá hiệu suất loại bỏ các chất ô nhiễm trong nước thải chăn nuôi lợn sau

biogas của loài TVTS).

- So sánh, chọn lọc thực vật thủy sinh phù hợp để xử lý nước thải chăn nuôi lợn

sau biogas.

- Sử dụng thực vật thủy sinh đã chọn lọc trong xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau

biogas tại trang trại với quy mô 150m3/ng.đ.

2.4. Phương pháp nghiên cứu

2.4.1. Phương pháp thu thập và tổng hợp tài liệu

Nghiên cứu các tài liệu, tạp chí, các báo cáo khoa học, tham luận ngành để tìm

kiếm, thu nhập thông tin có liên quan đến đề tài. Sau khi áp dụng phương pháp tài liệu

đã thu thập được những nguồn tài liệu thao khảo như: tổng quan về nước thải chăn

nuôi, phương pháp xử lý nước thải sau biogas, bãi lọc trồng cây xử lý nước thải, các

loài thực vật thủy sinh có khả năng xử lý ô nhiễm.

2.4.2. Phương pháp lấy mẫu, vận chuyển và bảo quản mẫu

2.4.2.1. Lấy mẫu

Việc lấy mẫu nước thải tại hiện trường tuân theo:

− TCVN 6663-1:2011 (ISO 5667-1: 2006): Chất lượng nước - Lấy mẫu - Phần 1:

Hướng dẫn lập chương trình lấy mẫu và kỹ thuật lấy mẫu.

− TCVN 5999:1995 (ISO 5667-10: 1992): Chất lượng nước - Lấy mẫu - Phần 6:

Hướng dẫn lấy mẫu nước thải.

Mẫu nước thải được lấy tại bể chứa nước thải sau công nghệ biogas của trang trại lợn xã Tốt Động, huyện Chương Mỹ, Hà Nội. Dùng các can polyme đã được tráng sạch bằng nước thải tại đây 3 lần để lấy mẫu. Lấy mẫu tránh không để rác và những vật khác lọt vào can. Nước thải được lấy đầy can và đậy chặt bằng nắp đã được tráng rửa bằng

nước cất. Nước thải sau khi lấy về được phân tích và sử dụng trong các thí nghiệm tại phòng Thủy sinh học môi trường, Viện Công nghệ môi trường - Viện Hàn lâm Khoa

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

học và Công nghệ Việt Nam.

2.4.2.2. Vận chuyển và bảo quản mẫu

Các bình chứa cần được bảo vệ, làm kín để chúng không bị hỏng hoặc gây mất

một phần mẫu trong khi vận chuyển. Vật liệu bao gói phải bảo vệ được mẫu nước lấy

về khỏi bị nhiễm bẩn chéo từ bên ngoài và tránh bị vỡ.

Bảo quản mẫu theo tiêu chuẩn TCVN 6663-3: 2008 (ISO 5667-3: 2003): Chất

lượng nước - Lấy mẫu - Phần 3: Hướng dẫn bảo quản và xử lý mẫu.

2.4.3. Phương pháp bố trí thí nghiệm

+, pH

2.4.3.1. Đánh giá khả năng chống chịu COD, NH4

Khả năng chống chịu của TVTS (Sậy, Thủy trúc, cỏ Vetiver, cỏ Nến, Rau +, độ pH khác nhau được đánh giá qua khả muống, Khoai nước) với nồng độ COD, NH4 năng sinh trưởng của cây. Thí nghiệm được đặt trong các chậu có dung tích 15 lít. Cây trồng theo phương pháp thủy canh.

Bảng 2.2. Thành phần môi trường thủy canh cho cây

STT Tên hóa chất Khối lượng g/1000l nước pha môi trường

1 118 Ca(NO3)2,4H2O

2 606 KNO3

3 47 NH4H2PO4

4 49,2 MgSO4,7H2O

5 84 Ca(H2PO4)2,H2O

6 Fe,EDTA 20

7 3 H3PO4

8 2 MnCl2,4H2O

9 0,09 ZnSO4,7H2O

10 0,04 CuSO4,5H2O

11 0,01 Na2MoO4,2H2O

12 Ec(mS/cm) 1,4

13 pH 6

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

(Nguồn: Bùi Thị Kim Anh 2019)[4]

TVTS dùng cho thí nghiệm là các cây sức sống khỏe, nhiều rễ, kích thước gần như

đồng đều. Bổ sung lượng nước bay hơi cho các chậu thí nghiệm hàng ngày. Mỗi công thức

+, pH.

lặp lại 3 lần. Sau 4 tuần cân khối lượng cây (sinh khối tươi) bằng cân phân tích Sartorius

+, pH khi đặt thí nghiệm: COD

(Đức) để đánh giá sự sinh trưởng của cây ở các hàm lượng COD, NH4

Pha dung dịch mẹ để tăng hàm lượng COD, NH4

100.000 mg/l, NH4Cl 10.000 mg/l, KNO3 20.000 mg/l.

+ 1,07 g C6H12O6 = 1 g COD, do đó ta lấy 107g C6H12O6 hòa vào nước cất sau

+

đó định mức lên thành 1 lít được dung dịch mẹ có COD = 100.000 mg/l.

+ Cân 38,207 g NH4Cl định mức lên 1 lít được dung dịch mẹ có nồng độ NH4

là 10.000mg/l.

Các công thức thí nghiệm được trình bày trong bảng 2.3 sau:

Bảng 2.3. Các công thức thí nghiệm khả năng chống chịu

Các điều kiện thí nghiệm đánh giá khả năng chống chịu Công thức

thí nghiệm pH COD (mg/l)

+ (mg/l)

NH4

CT1 5 250 50

CT2 6 500 100

CT3 7 750 150

CT4 8 1000 200

CT5 9 250

Việc lựa chọn các ngưỡng nồng độ và dải nồng độ thí nghiệm dùng trong quá

trình nghiên cứu được thiết lập dựa trên kết quả khảo sát nồng độ các chất ô nhiễm

trong nước thải chăn nuôi lợn sau biogas.

Các thông số đánh giá gồm: Sinh khối tươi trước và sau thí nghiệm.

Sinh khối cân bằng cân phân tích Sartorius (Đức). Để cân, cây được vớt ra khỏi môi

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

trường, để ráo nước, cân khối lượng không đổi (sự sai khác giữa các lần cân <5%).

2.4.3.2. Thí nghiệm đánh giá khả năng loại bỏ một số yếu tố ô nhiễm trong môi

trường nước thải chăn nuôi lợn

Thí nghiệm sử dụng các bình có dung tích 20 lít được bố trí như sau: mỗi chậu

chia làm 3 lớp, thực vật thủy sinh được trồng trên lớp vật liệu trên cùng gồm 6 khóm

khoảng cách 15 cm × 15 cm. Mẫu đối chứng không trồng cây. Thể tích nước rỗng của

bình là 10 lít. Thí nghiệm được lặp lại 3 lần. Trong đó, TVTS được trồng riêng rẽ trên

hệ vật liệu đá, sỏi, cát trong vòng 30 ngày.

Đổ 10 lít nước thải chăn nuôi lợn sau biogas vào các chậu thí nghiệm. Lấy mẫu

+ của các

ở các mốc thời gian khác nhau: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 ngày. Mỗi lần lấy 100 ml mẫu nước

để phân tích sự thay đổi hàm lượng của pH, TSS, tổng N, tổng P, COD, NH4

công thức thí nghiệm.

2.4.3.3. Đánh giá khả năng xử lý nước thải của các loài thực vật được lựa chọn trên

quy mô thực tế

Loài thực vật tối ưu trong xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau biogas ngoài thực

tiễn. Mô hình thực tiễn có quy mô 150 m3/ng.đ (ngày đêm) tại trang trại 4000 lợn tại

Xóm Trại, xã Tốt Động, huyện Chương Mỹ, Hà Nội với diện tích 2000m2. Lấy mẫu

+, T-N, T-P, TSS để đánh hiệu quả xử

đầu vào, đầu ra của hệ thống định kì 7 ngày 1 lần trong vòng 3 tháng. Thí nghiệm được

lặp lại 3 lần. Phân tích các chỉ số pH, COD, NH4

lý chất ô nhiễm của mô hình.

-, T-N, T-P, TSS, pH)

2.4.4. Phương pháp phân tích

+, NO3

Tiến hành phân tích các chất ô nhiễm (COD, NH4

tại phòng thí nghiệm thuộc phòng Thủy sinh học môi trường - Viện Công nghệ môi

trường - Viện Hàn lâm Khoa học và Công nghệ Việt Nam.

+) bằng phương

- TCVN 6491:1999 (ISO 6060:1989). Xác định nhu cầu oxy hoá học (COD);

- TCVN 5988:1995 (ISO 5664:1984). Xác định Amoni (N-NH4

-) bằng

pháp chưng cất và chuẩn độ;

- TCVN 6180:1996 (ISO 7890 -3:1988 (E)). Xác định Nitrat (N-NO3

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

phương pháp trắc phổ dùng axit sunfosalixylic;

- TCVN 6489:1999 (ISO 11261:1995). Xác định Nitơ tổng - Phương pháp

Kendan (Kjeldahl) cải biên;

- TCVN 6202:2008 (ISO 6878:2004). Xác định phôt pho - Phương pháp đo phổ

dùng amoni molipdat;

- TCVN 6625:2000 (ISO 11923:1997). Xác định chất rắn lơ lửng (TSS) bằng

cách lọc qua cái lọc sợi thuỷ tinh;

- TCVN 6492:2011 (ISO 10523:2008). Xác định pH đo bằng thiết bị đo nhanh

Lab 850.

2.4.5. Phương pháp xử lý, so sánh số liệu

- Thống kê các số liệu và xử lý bằng phần mềm Excel, SPSS.

- Phân tích số liệu và so sánh với QCVN 62: 2016/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật

quốc gia về nước thải chăn nuôi. Các kết quả của nghiên cứu trước đây cũng được sử

dụng để so sánh, tăng cơ sở khoa học của kết quả đề tài.

- Hiệu suất xử lý được tính bằng hiệu số của nồng độ đầu vào và nồng độ đầu ra của

Co − Cr

chất ô nhiễm chia cho nồng độ đầu vào nhân với 100%. Công thức cụ thể như sau:

Co

H (%) = x 100%

Trong đó: H là hiệu suất (%)

Co là nồng độ đầu vào của chất ô nhiễm (mg/l)

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

Cr là nồng độ đầu ra của chất ô nhiễm (mg/l)

Chương 3

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU

+, pH) của thực vật

3.1. Kết quả đánh giá khả năng chống chịu (COD, NH4 thủy sinh

Để đánh giá khả năng sinh trưởng và phát triển trong điều kiện ô nhiễm chúng

tôi đã tiến hành nghiên cứu khả năng chống chịu của các thực vật thủy sinh (Sậy, Thủy

trúc, cỏ Vetiver, cỏ Nến, Rau muống, Khoai nước) trong môi trường thủy canh, được thể hiện qua sinh khối của các loại cây trước và sau khi tiến hành thí nghiệm.

+, pH) của cây Sậy

3.1.1. Khả năng chống chịu (COD, NH4 3.1.1.1. Khả năng chống chịu pH

Sau 4 tuần thí nghiệm, sự tăng giảm sinh khối thu được của Sậy tại các nồng độ

pH khác nhau được trình bày tại bảng 3.1 và hình 3.1.

Bảng 3.1. Sự biến động sinh khối của Sậy với nồng độ pH

TT

Nồng độ pH pH = 5 Sinh khối trước TN (gam) 227,73 ± 7,85a Sinh khối sau TN (gam) 287,40 ± 10,02b 1

pH = 6 221,30 ± 7,85a 312,90 ± 8,70c 2

pH = 7 220,43 ± 1,96a 291,80 ± 10,41b 3

pH = 8 226,80 ± 9,39a 278,20 ± 0,56b 4

pH = 9 217,23 ± 7,54a 228,17 ± 10,09a 5

Ghi chú: Các số có cùng chỉ số a, b, c (theo cột) có sự sai khác không đáng kể ở mức ý nghĩa α = 0,05

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

Hình 3.1. Sự biến động sinh khối của Sậy với nồng độ pH

Đối với cây Sậy, sinh khối tăng ở tất cả các thí nghiệm. Có thể thấy, Sậy là loài

cây có sức chống chịu tốt và được sử dụng trong nhiều hệ thống xử lý nước thải với độ

pH có tính axit cao. Liu và cs (2018) đã sử dụng Sậy xử lý nước thải có pH từ 7,03-

7,15 [50]. Trong báo cáo khác, Sậy được sử dụng để xử lý nước thải có pH thấp tới

2,85 [33]. Tại Việt Nam, Bùi Thị Kim Anh và cs (2016) nghiên cứu sử dụng Sậy trong

hệ thống xử lý nước thải mỏ có độ pH =4, sậy cho thấy khả năng xử lý tốt và thích nghi

với điều kiện pH có tính axit cao [2]. Kết quả nghiên cứu này cũng chứng tỏ Sậy có

khả năng phát triển tốt trong môi trường nước thải có dải pH rộng từ 5-9. Sinh khối

tăng từ 11-92g sinh khối so với ban đầu. Trong đó, sinh khối tăng nhiều nhất ở pH=6

từ 220,43g lên 291,8g (tăng 41,4%) và thấp nhất ở pH=9 từ 271,23 đến 228,17 (tăng

5%). Như vậy, Sậy có thể thích nghi tốt trong nước thải có pH thấp. Ở môi trường có

pH cao hơn, cây phát triển kém hơn. Đối với nước thải chăn nuôi lợn có pH là 5,3 thì

hoàn toàn có thể sử dụng Sậy để xử lý nguồn nước thải này.

3.1.1.2. Khả năng chống chịu COD

Kết quả khảo sát khả năng sinh trưởng của Sậy trong khoảng COD từ 250 - 1000

mg/l trong 4 tuần được trình bày tại bảng 3.2 và hình 3.2.

Bảng 3.2. Sự biến động sinh khối của Sậy với nồng độ COD

Nồng độ TT Sinh khối trước TN (gam) Sinh khối sau TN (gam) COD

1 250mg/l 202,63 ± 5,48a 251,50 ± 3,80b

2 500mg/l 204,50 ± 8,40a 298,40 ± 6,73d

3 750mg/l 206,20 ± 9,61a 267,30 ± 7,75c

4 1000mg/l 205,27 ± 7,00a 225,80 ±6,33a

Ghi chú: Các số có cùng chỉ số a, b, c (theo cột) có sự sai khác không đáng kể

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

ở mức ý nghĩa α = 0,05

Hình 3.2. Sự biến động sinh khối của Sậy với nồng độ COD

Kết quả thí nghiệm cho thấy, sinh khối ở tất cả các thí nghiệm đều tăng. Trong

đó, sinh khối của cây Sậy tăng nhiều nhất ở nồng độ COD là 500mg/l, sinh khối đạt 298,4g, so với ban đầu tăng 93,9g. Khi tăng nồng độ COD từ 500-1000mg/l, khả năng

sinh trưởng giảm dần. Ở nồng độ 750mg/l sinh khối của Sậy tăng từ 206,2g lên 267,3g,

còn ở nồng độ 1000 mg/l, sinh khối chỉ tăng 20,5g. Calheiros et al., 2009, nghiên cứu

sử dụng Sậy để xử lý nước thải công nghiệp có nồng độ COD trong nước thải từ 808

đến 2449mg/l [36].

+

+ đến sự sinh trưởng của cây Sậy

3.1.1.3. Khả năng chống chịu NH4

Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ NH4

được trình bày tại bảng 3.3 và hình 3.3.

+

Bảng 3.3. Sự biến động sinh khối của Sậy với nồng độ NH4

+

TT Nồng độ NH4

1 Sinh khối trước TN (gam) 211,40 ± 3,44a Sinh khối sau TN (gam) 267,30 ± 8,09b 50mg NH4/l

2 201,20 ± 4,79a 288,20 ± 8,98c 100mg NH4/l

3 203,60 ± 3,73a 301,70 ± 11,80c 150mg NH4/l

4 212,20 ± 3,70a 253,20 ± 6,58b 200mg NH4/l

5 206,73 ± 1,90a 223,10 ± 7,10a 250mg NH4/l

Ghi chú: Các số có cùng chỉ số a, b, c (theo cột) có sự sai khác không đáng kể

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

ở mức ý nghĩa α = 0,05

+

Hình 3.3. Sự biến động sinh khối của Sậy với nồng độ NH4

Kết quả thí nghiệm cho thấy, sinh khối của Sậy tăng trong tất cả thí nghiệm. Sau

4 tuần, sinh khối thu được cao nhất ở nồng độ 150mg/l, sinh khối đạt 203,6 lên 301,7g, tăng 98,1g. Ở nồng độ 250 mg/l, cây phát triển chậm, sinh khối chỉ tăng 16,4g từ + từ 50-250mg/l,

206,73g đến 223,1g. Như vậy, Sậy có thể phát triển tốt ở nồng độ NH4 phù hợp để xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau biogas.

Như vậy, cây Sậy có khả năng chống chịu trong môi trường pH từ 5-9, nồng độ + lên đến 250mg/l. Cây có thể sinh trưởng tốt

COD lên đến 1000mg/l và nồng độ NH4 trong môi trường nước thải chăn nuôi lợn sau biogas.

+, pH) của cây Rau muống

3.1.2. Khả năng chống chịu (COD, NH4 3.1.2.1. Khả năng chống chịu pH

Sau 4 tuần thí nghiệm, sự tăng giảm sinh khối thu được của cây Rau muống tại

các nồng độ pH khác nhau được trình bày tại bảng 3.4 và hình 3.4.

Bảng 3.4. Sự biến động sinh khối của Rau muống với nồng độ pH

TT Sinh khối trước TN (gam) Sinh khối sau TN (gam)

Nồng độ pH pH = 5 1

pH = 6 2

pH = 7 3

pH = 8 4

pH = 9 5 171,03 ± 9,88a 170,30 ± 5,29a 170,2 ± 3,12a 170,4 ± 4,48a 169,9 ± 6,92a 180,73 ± 4,71b 192,60 ± 3,10c 197,90 ± 2,65c 180,97 ± 2,32 b 124,06 ± 4,47a

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

Ghi chú: Các số có cùng chỉ số a, b, c (theo cột) có sự sai khác không đáng kể ở mức ý nghĩa α = 0,05

Hình 3.4. Sự biến động sinh khối của Rau muống với nồng độ pH

Đối với cây Rau Muống, dải chống chịu pH hẹp hơn so với các loại cây khác.

Sự thay đổi pH ảnh hưởng đến sự phát triển của cây. Cây cho sinh khối cao hơn ban đầu tại các pH từ 5 đến 8. Sinh khối tăng cao nhất ở pH=6 tăng 22,3g, pH=7 tăng 27,78

g so với ban đầu và thấp nhất ở pH=9 sinh khối giảm 45,29g và xuất hiện cây chết tại

các thí nghiệm. Các nghiên cứu trước đây cho thấy, Rau muống sinh trưởng tốt trong

môi trường pH từ 6-8,3 [67], cùng quan điểm, Saat và cs (2017) chỉ ra rằng Rau muống

có thể sống trong điều kiện pH lên đến 7,95 [61]. Kết quả nghiên cứu cho thấy nước

thải chăn nuôi có pH nằm trong dải chống chịu của cây Rau muống. Cây phát triển tốt

nhất trong phạm vi pH từ 6-7 và ở khoảng pH=9 cây kém phát triển hơn hẳn. Do đó,

cần thận trọng khi sử dụng Rau muống để xử lý các nguồn nước thải có giá trị pH ngoài

khoảng này.

3.1.2.2. Khả năng chống chịu COD Kết quả khảo sát khả năng sinh trưởng của cây Rau muống trong khoảng COD

từ 250 - 1000 mg/l trong 4 tuần được trình bày tại bảng 3.5 và hình 3.5

Bảng 3.5. Sự biến động sinh khối của Rau muống với nồng độ COD

TT

1 2 3 4 Nồng độ COD 250mg/l 500mg/l 750mg/l 1000mg/l Sinh khối trước TN (gam) 171,83 ± 6,55a 171,40 ± 8,22a 171,06 ± 6,38a 170,33 ± 3,10a Sinh khối sau TN (gam) 194,70 ± 5,43b 190,40 ± 12,31b 178,30 ± 6,60b 135,09 ± 13,06a

Ghi chú: Các số có cùng chỉ số a, b, c (theo cột) có sự sai khác không đáng kể

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

ở mức ý nghĩa α = 0,05

Hình 3.5. Sự biến động sinh khối của Rau muống với nồng độ COD

Kết quả thí nghiện cho thấy, Rau muống có thể sinh trưởng ở nồng độ COD từ

250 - 750 mg/l, ở phạm vi nồng độ này sinh trưởng của cây không có sự sai khác rõ rệt giữa các công thức về mặt thống kê. Khi nồng độ COD là 1000 mg/l, sinh khối thu

được sau thí nghiệm là 135,09g giảm 34,42g so với ban đầu (có sự sai khác rõ rệt so

với các công thức còn lại). Ở nồng độ này, phát hiện nhiều cây chết trong quá trình thí

nghiệm. Các nghiên cứu trước đây sử dụng Rau muống để xử lý nước thải có nồng độ

COD thậm chí còn cao hơn so với nghiên cứu này. Saat, 2017, sử dụng Rau muống xử

lý nước thải từ sản xuất dầu cọ có nồng độ COD đầu vào lên đến 1292mg/l. Tuy nhiên

đối với nước thải chăn nuôi lợn sau biogas có giá trị COD lên tới 757,8 ± 44,7mg/l cần

thận trọng khi sử dụng loài cây này trong xử lý [61].

+

+ khác

3.1.2.3. Kết quả chống chịu NH4

Thử nghiệm trồng Rau muống trong các điều kiện môi trường có giá trị NH4 nhau, kết quả khả năng sinh trưởng của cây được trình bày tại bảng 3.6 và hình 3.6. + Bảng 3.6. Sự biến động sinh khối của Rau muống với nồng độ NH4

TT Nồng độ NH4

1 2 3 4 5 Sinh khối trước TN (gam) 170,30 ± 6,75a 165,03 ± 7,48a 172,47 ± 11,59a 171,40 ± 9,30a 173,02 ± 6,08a Sinh khối sau TN (gam) 192,77 ± 11,81c 194,40 ± 6,41c 159,43 ± 14,70b 155,37 ± 11,68b 133,43 ±13,42a 50mg NH4/l 100mg NH4/l 150mg NH4/l 200mg NH4/l 250mg NH4/l

Ghi chú: Các số có cùng chỉ số a, b, c (theo cột) có sự sai khác không đáng kể

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

ở mức ý nghĩa α = 0,05

+

+ khá thấp, sinh

Hình 3.6. Sự biến động sinh khối của Rau muống với nồng độ NH4

+ từ 150mg/l -

Thí nghiệm với Rau muống cho thấy khả năng chống chịu NH4

+ từ 50-100mg/l. Khi tăng nồng độ NH4

khối chỉ tăng khi nồng độ NH4

200 mg/l, sinh khối thu được thấp hơn từ 12,9 - 37,4g so với ban đầu cụ thể ở nồng độ

150mg/l sinh khối ban đầu là 172,47g giảm xuống còn 159,43g đến nồng độ 250 mg/l

+ thấp chỉ 38,77mg/l (Yu et al., 2013). Một

thì ban đầu từ 173,02g giảm đến còn 133,43g. Trong các nghiên cứu trước đây, Rau

+ lên đến 121mg/l (Saat, 2017). Đối với

muống được sử dụng để xử lý nồng độ NH4

+ trong nước thải chăn nuôi lợn sau biogas chỉ là 61,75 ± 10,4mg/l, cây Rau

báo cáo khác, xử lý nước thải có nồng độ NH4

giá trị NH4

muống có thể phát triển tốt trong môi trường này.

Kết quả khảo sát sự chống chịu của cây Rau muống cho thấy, dải chống chịu

+ từ 50-100mg/l. Cần xem xét thận trọng khi sử dụng loài

pH của cây là 5-8, cây có thể sống trong môi trường có nồng độ COD lên đến 750mg/l

và sống tốt khi nồng độ NH4

thực vật này trong xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau biogas.

+, pH) của cây Thủy trúc

3.1.3. Khả năng chống chịu (COD, NH4

3.1.3.1. Khả năng chống chịu pH

Sau 4 tuần thí nghiệm, sự tăng giảm sinh khối thu được của cây Thủy trúc tại

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

các nồng độ pH khác nhau được trình bày tại bảng 3.7 và hình 3.7.

Bảng 3.7. Sự biến động sinh khối của Thủy trúc với nồng độ pH

TT Nồng độ pH

Sinh khối trước TN (gam) 180,40 ± 4,35a Sinh khối sau TN (gam) 224,70 ± 3,55b pH = 5 1

181,80 ± 3,77a 235,60 ± 6,58bc pH = 6 2

184,30 ± 4,82a 243,60 ± 11,39c pH = 7 3

179,60 ± 5,58a 237,40 ± 15,12bc pH = 8 4

185,30 ± 4,43a 200,10± 4,36a pH = 9 5

Ghi chú: Các số có cùng chỉ số a, b, c (theo cột) có sự sai khác không đáng kể

ở mức ý nghĩa α = 0,05

Hình 3.7. Sự biến động sinh khối của Thủy trúc với nồng độ pH

Thủy trúc cho thấy có khả năng thích nghi tốt trong dải pH rộng. Sinh khối thu được đều tăng ở các thí nghiệm có pH từ 5 đến 9. Kết quả bảng 3.7 cho thấy, sinh khối thủy trúc tăng cao nhất đạt 243,6 g (pH=7), ở pH=5 và pH=8 sinh khối thu được không có sự sai khác rõ rệt. Ở pH=9 sinh khối có tăng nhưng thấp hơn hẳn các thí nghiệm khác, tại pH này sinh khối ban đầu là 185,3 tăng nhẹ lên 200,1g tỉ lệ tăng sinh khối là 8%. Cây Thủy trúc được sử dụng phổ biến trong các hệ thống có giá trị pH trong khoảng

từ 7-8 [38], [60]. Đối với giá trị pH =5 cây cũng cho kết quả tăng sinh khối khá cao (tăng 26,2% so với ban đầu). Như vậy, có thể sử dụng loài thực vật này để xử lý nước

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

thải có giá trị pH từ 5-8.

3.1.3.2. Khả năng chống chịu COD

Kết quả khảo sát khả năng sinh trưởng của cây Thủy trúc trong khoảng COD từ

250 - 1000 mg/l trong 4 tuần được trình bày tại bảng 3.8 và hình 3.8.

Bảng 3.8. Sự biến động sinh khối của Thủy trúc với nồng độ COD

TT Nồng độ COD Sinh khối trước TN (gam) Sinh khối sau TN (gam)

183,40 ± 1,68a 224,70 ± 3,51c 1 250mg/l

500mg/l 180,70 ± 2,62a 230,40 ± 4,89c 2

184,30 ± 2,51a 215,60 ± 6,27b 3 750mg/l

179,60 ±1,56a 200,70 ± 3,38a 4 1000mg/l

Ghi chú: Các số có cùng chỉ số a, b, c (theo cột) có sự sai khác không đáng kể

ở mức ý nghĩa α = 0,05

Hình 3.8. Sự biến động sinh khối của Thủy trúc với nồng độ COD

Kết quả thí nghiệm cho thấy, sinh khối tăng ở tất cả các thí nghiệm. Trong đó ở nồng độ COD từ 250 mg/l - 500 mg/l sinh khối của Thủy Trúc đạt cao nhất và không có sự khác biệt giữa hai công thức thí nghiệm. Nhưng khi nồng độ COD càng lớn (từ

750 đến 1000 mg/l) thì sinh khối thu được của cây càng giảm. Ở nồng độ 1000mg/l

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

sinh khối chỉ đạt được là 200,7g. Tuy nhiên không phát hiện cây chết ở các thí nghiệm.

Kết quả này tương đồng với nghiên cứu của Bui Thi Kim Anh và cs (2020) sử dụng

Thủy trúc trồng trong hệ thống xử lý nước thải có giá trị COD là 1310 ± 23 mg/l [35].

Nhìn chung, cây Thủy trúc có khả năng chống chịu COD cao, đây là cơ sở để sử dụng

Thủy Trúc trong hệ thống xử lý nước thải có giá trị COD tương đương thí nghiệm.

+

+ đến sự sinh trưởng của cây Thủy

3.1.3.3. Khả năng chống chịu NH4

Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ NH4

trúc được trình bày tại bảng 3.9 và hình 3.9.

+

Bảng 3.9. Sự biến động sinh khối của Thủy trúc với nồng độ NH4

TT Nồng độ NH4 Sinh khối trước TN (gam) Sinh khối sau TN (gam)

1 182,30 ± 9,85a 213,70 ± 12,40a 50mg NH4/l

2 178,50 ± 3,50a 243,70 ± 17,96b 100mg NH4/l

3 182,30 ± 8,71a 251,70 ± 18,37b 150mg NH4/l

4 179,60 ± 6,36a 200,70 ± 10,30a 200mg NH4/l

5 180,70 ± 10,98a 200,10 ± 16,77a 250mg NH4/l

Ghi chú: Các số có cùng chỉ số a, b, c (theo cột) có sự sai khác không đáng kể

ở mức ý nghĩa α = 0,05

+

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

Hình 3.9. Sự biến động sinh khối của Thủy trúc với nồng độ NH4

+ từ 50-250mg/l. Tuy nhiên cây phát triển tốt nhất ở nồng

Kết quả thí nghiệm cho thấy Thủy trúc có khả năng sinh trưởng trong điều kiện

+ từ 100-150 mg/l sinh khối tăng từ 65,2- 69,4g so với ban đầu, cây sinh trưởng

môi trường có nồng độ NH4

độ NH4

và phát triển kém hơn khi ở các mức 50 mg/l, 200 mg/l và 250 mg/l cụ thể ở 50mg/l

sinh khối tăng từ 182,3g lên 213,7g, 200mg /l sinh khối tăng nhẹ từ 179,6 lên 200,7 và

+ nhỏ hơn

ở nồng độ 250mg /l sinh khối tăng từ 180,7 lên 200,1. Trong các nghiên cứu trước đây,

cây Thủy trúc được sử dụng phổ biến trong các hệ thống có nồng độ NH4

100mg/l [35], [39].

+ đến 250mg/l. So

Từ kết quả thí nghiệm, cây Thủy trúc chống chịu pH trong dải từ 5-9, thích nghi

trong môi trường có nồng độ COD cao tới 1000mg/l và nồng độ NH4

với các thông số ô nhiễm trong nước thải chăn nuôi lợn sau biogas, Thủy trúc hoàn

toàn có thể phát triển tốt trong môi trường nước thải này.

+, pH) của cỏ Vetiver

3.1.4. Khả năng chống chịu (COD, NH4

3.1.4.1. Khả năng chống chịu pH

Sau 4 tuần thí nghiệm, sự tăng giảm sinh khối thu được của cỏ Vetiver tại các

nồng độ pH khác nhau được trình bày tại bảng 3.10 và hình 3.10.

Bảng 3.10. Sự biến động sinh khối của cỏ Vetiver với nồng độ pH

TT Nồng độ pH Sinh khối trước TN (gam) Sinh khối sau TN (gam)

177,30 ± 7,28a 216,70 ± 6,70a 1 pH = 5

175,30 ± 6,63a 227,60 ± 17,06a 2 pH = 6

172,90 ± 1,83a 234,30 ± 27,48a 3 pH = 7

175,10 ± 1,32a 222,40 ± 7,76a 4 pH = 8

178,30 ± 4,01a 216,30 ± 5,71a 5 pH = 9

Ghi chú: Các số có cùng chỉ số a, b, c (theo cột) có sự sai khác không đáng kể

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

ở mức ý nghĩa α = 0,05

Hình 3.10. Sự biến động sinh khối của cỏ Vetiver với nồng độ pH

Đối với cỏ Vetiver giữa các thí nghiệm không có sự chênh lệch đáng kể về tỉ lệ

tăng sinh khối của cây. Điều này chứng tỏ loài này có khả năng thích nghi với cả môi trường axit và kiềm. Sinh khối tăng từ 21,3%-35,5%, ở môi trường axit lần lượt ở pH

=5 sinh khối từ 177,3g tăng đến 216,7g, pH=6 sinh khối tăng từ 175,3g lên 227,6g. Ở

môi trường kiềm pH=8 sinh khối tăng 175,1g- 222,4g và pH =9 sinh khối tăng 178,3g

-216,3g. Cỏ Vetiver đã được trồng trong điều kiện môi trường nước có pH thấp tới 4,13

[53] và lên tới 7,96 [12]. Các thí nghiệm đều chỉ ra rằng cỏ Vetiver sinh trưởng tốt

trong dải pH rộng từ 5 đến 9. Do vậy, nước thải chăn nuôi lợn sau biogas có giá trị pH

nằm trong dải chống chịu của cỏ Vetiver.

3.1.4.2. Khả năng chống chịu COD

Kết quả khảo sát khả năng sinh trưởng của cỏ Vetiver trong khoảng COD từ 250

- 1000 mg/l trong 4 tuần được trình bày tại bảng 3.11 và hình 3.11.

Bảng 3.11. Sự biến động sinh khối của cỏ Vetiver với nồng độ COD

TT

1 2 3 4 Nồng độ COD 250mg/l 500mg/l 750mg/l 1000mg/l Sinh khối trước TN (gam) 170,40 ± 0,66a 173,50 ± 6,35a 172,90 ± 3,46a 172,20 ± 2,32a Sinh khối sau TN (gam) 216,70 ± 5,30c 227,60 ± 4,44d 200,70 ± 8,21b 187,60 ±3,95a

Ghi chú: Các số có cùng chỉ số a, b, c (theo cột) có sự sai khác không đáng kể

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

ở mức ý nghĩa α = 0,05

Hình 3.11. Sự biến động sinh khối của cỏ Vetiver với nồng độ COD

Đối với cỏ Vetiver, sinh khối tăng ở tất cả các thí nghiệm. Có thể thấy, cỏ

Vetiver là loài cây có sức chống chịu tốt. Cây phát triển tốt trong dải COD từ 250- 1000mg/l, sinh khối tăng từ 15,4- 54,1g. Cây phát triển tốt nhất ở nồng độ 500mg/l từ

173,5g lên 227,6g sau thí nghiệm và kém nhất ở nồng độ 1000 mg/l từ 172,2g lên 187,6

g lên 15,4g so với ban đầu. Nghiên cứu khác báo cáo cỏ Vetiver trong môi trường nước

thải sản xuất đậu phụ có nồng độ COD lên đến 5759 mg/L, cao hơn nhiều so với nghiên

cứu này [58]. Negisa Darajeh và cs (2014) sử dụng cỏ Vetiver sinh trưởng tốt trong

môi trường có nồng độ COD từ 790-810 mg/l [55] tương đồng với nghiên cứu của

chúng tôi.

+

+ đến sự sinh trưởng của cỏ Vetiver

3.1.4.3. Khả năng chống chịu NH4

Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ NH4

được trình bày tại bảng 3.12 và hình 3.12.

+

Bảng 3.12. Sự biến động sinh khối của cỏ Vetiver với nồng độ NH4

TT Nồng độ NH4

1 2 3 4 5 Sinh khối trước TN (gam) 175,40 ± 3,73a 173,90 ± 4,92a 170,40 ± 1,66a 172,60 ± 1,76a 174,10 ± 3,58a Sinh khối sau TN (gam) 227,30 ± 10,83ab 234,10 ± 16,45b 217,30 ± 19,58ab 220,70 ± 12,99ab 200,40 ± 12,48a 50mg NH4/l 100mg NH4/l 150mg NH4/l 200mg NH4/l 250mg NH4/l

Ghi chú: Các số có cùng chỉ số a, b, c (theo cột) có sự sai khác không đáng kể

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

ở mức ý nghĩa α = 0,05

+

Hình 3.12. Sự biến động sinh khối của cỏ Vetiver với nồng độ NH4

Kết quả thí nghiệm cho thấy, sinh khối của cỏ Vetiver tăng trong tất cả thí

nghiệm. Sau 4 tuần, sinh khối tăng từ 26,3 g đến 60,2 so với ban đầu. Sinh khối tăng + là 100mg/l từ 173,9 lên 234,1 (tăng 34,6%). Có sự khác nhiều nhất ở nồng độ NH4 + lên 250mg/l từ 174,1 lên 200,4 (sinh khối tăng thấp nhất biệt khi tăng nồng độ NH4 chỉ tăng 15,1%). Khả năng tăng sinh khối của cỏ ở các nồng độ 50 mg/l, 150 mg/l và

200mg/l là như nhau.

Như vậy, cỏ Vetiver có khả năng chống chịu trong môi trường pH từ 5-9, nồng + lên đến 250mg/l. Cây có thể sinh trưởng

độ COD lên đến 1000mg/l và nồng độ NH4 tốt trong môi trường nước thải chăn nuôi lợn sau biogas.

+, pH) của cỏ Nến

3.1.5. Khả năng chống chịu (COD, NH4 3.1.5.1. Khả năng chống chịu pH

Sau 4 tuần thí nghiệm, sự tăng giảm sinh khối thu được của cây cỏ Nến tại các

pH khác nhau được trình bày tại bảng 3.13 và hình 3.13.

Bảng 3.13. Sự biến động sinh khối của cỏ Nến với nồng độ pH

TT

1 2 3 4 5 Nồng độ pH pH = 5 pH = 6 pH = 7 pH = 8 pH = 9 Sinh khối trước TN (gam) 245,40 ± 8,75a 251,10 ± 2,42a 253,40 ± 0,62a 250,70 ± 2,06a 254,60 ± 3,45a Sinh khối sau TN (gam) 300,10 ± 1,14a 327,60 ± 2,62c 314,20 ± 3,80b 310,40 ± 2,07b 294,30 ± 6,14a

Ghi chú: Các số có cùng chỉ số a, b, c (theo cột) có sự sai khác không đáng kể

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

ở mức ý nghĩa α = 0,05

Hình 3.13. Sự biến động sinh khối của cỏ Nến với nồng độ pH

Kết quả thí nghiệm với cây cỏ Nến cho thấy loài cây này có khả năng phát triển

tốt trong khoảng pH từ 5 đến 9. Sinh khối đều tăng ở các giá trị pH khác nhau. Tuy

nhiên, có vẻ Cỏ Nến thích nghi tốt nhất trong nồng độ pH=6 từ 251,1 đến 327,6 (tăng

30,5%). Sinh khối tăng nhiều nhất khi pH=6 từ 251,1 đến 327,6 (tăng 30,5%) và thấp

nhất khi pH=9 từ 254,6 đến 294,3 (chỉ tăng 15,6%). Ở pH=7 và pH=8 của của cỏ là

tương đương nhau. Jian Zhang và cs (2008) sử dụng Cỏ Nến để xử lý nước thải, báo

cáo chỉ ra rằng với khoảng pH từ 2 đến 6 không tác động nhiều đến hiệu quả xử lý của

cây [45]. Jun-jun Chang và cs (2012) thử nghiệm Cỏ Nến xử lý nước thải đô thị có pH

từ 7,2-7,23 [46]. Một nghiên cứu khác trồng Cỏ Nến trong điều kiện môi trường kiềm

với pH lên đến 9,44 [68]. Như vậy, với giá trị pH của nước thải sau biogas là 5,3 thì

Cỏ Nến hoàn toàn có thể sinh trưởng và phát triển tốt trong môi trường này.

3.1.5.2. Khả năng chống chịu COD

Kết quả khảo sát khả năng sinh trưởng của cỏ Nến trong khoảng COD từ 250 -

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

1000 mg/l trong 4 tuần được trình bày tại bảng 3.14 và hình 3.14

Bảng 3.14. Sự biến động sinh khối của cỏ Nến với nồng độ COD

Nồng độ Sinh khối trước TN Sinh khối sau TN TT COD (gam) (gam)

1 250mg/l 251,70 ± 2,67a 314,20 ± 3,49bc

2 500mg/l 243,50 ± 2,60a 327,60 ±1,76c

3 750mg/l 245,60 ± 0,70a 287,60 ± 4,80ab

4 1000mg/l 250,70 ± 1,82a 266,70 ± 27,73a

Ghi chú: Các số có cùng chỉ số a, b, c (theo cột) có sự sai khác không đáng kể

ở mức ý nghĩa α = 0,05

Hình 3.14. Sự biến động sinh khối của cỏ Nến với nồng độ COD

Kết quả thí nghiệm cho thấy, sinh khối của cỏ tăng ở tất cả các thí nghiệm. Sinh

khối tăng nhiều nhất được ghi nhận ở thí nghiệm có nồng độ COD là 500mg/l từ 243,5

tăng đến 327,6 và (tăng 84,1g) và thấp nhất ở thí nghiệm có nồng độ COD là 1000mg/l

từ 250,7 lên 266,7 (tăng 16g). Cỏ nến đã được trồng trong môi trường nước thải chăn

nuôi lợn có giá trị COD > 600mg/l [7]. Cây thích nghi với môi trường có nồng độ COD

từ 250mg/l đến 1000mg/l là cơ sở đế sử dụng trong hệ thống xử lý nước thải có giá trị

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

COD tương đương.

+

+ đến sự sinh trưởng của cây cỏ

3.1.5.3. Khả năng chống chịu NH4

Kết quả khảo sát ảnh hưởng của nồng độ NH4

Nến được trình bày tại bảng 3.15 và hình 3.15.

+

Bảng 3.15. Sự biến động sinh khối của cỏ Nến với nồng độ NH4

Sinh khối trước TN Sinh khối sau TN TT Nồng độ NH4 (gam) (gam)

1 251,60 ± 5,17a 300,10 ± 1,73c 50mg NH4/l

2 251,10 ± 1,21a 318,50 ± 5,31d 100mg NH4/l

3 253,40 ± 2,26a 307,60 ± 8,13c 150mg NH4/l

4 255,40 ± 4,42a 264,40 ± 5,43b 200mg NH4/l

5 252,70 ± 2,31a 244,60 ± 2,79a 250mg NH4/l

Ghi chú: Các số có cùng chỉ số a, b, c (theo cột) có sự sai khác không đáng kể

ở mức ý nghĩa α = 0,05

+

Hình 3.15. Sự biến động sinh khối của cỏ Nến với nồng độ NH4

+ từ 50mg/l - 200mg/l. Tuy nhiên cây phát triển tốt nhất ở nồng độ nồng

Kết quả thí nghiệm cho thấy, sinh khối cỏ Nến tăng trong điều kiện môi trường

có nồng độ NH4

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

độ 100mg/l, sinh khối ban đầu là 251,1g đến 318,5g (sinh khối tăng 48,5 - 67,4 g). Ở

+ lên 250mg/l, sinh khối giảm so với ban đầu 5,1g từ 252,7g giảm

nồng độ NH4+ là 200mg/l sinh khối tăng từ 255,4g đến 264,4g, tăng rất ít chỉ 9g. Khi

tăng nồng độ NH4

+ từ 50-150mg/l, ở nồng độ NH4+ cao có thể gây ức chế sự phát triển của cây.

xuống 244,6g. Như vậy, cỏ Nến có phát triển tốt trong điều kiện môi trường có nồng

độ NH4

+ khá thấp chỉ 55 - 65 mg/l. [5]

Cùng quan điểm, Thái Vân Anh và Lê Thị Cẩm Chi báo cáo sử dụng trồng cỏ Nến

trong môi trường nước thải có nồng độ NH4

+ thuận lợi nhất

Từ kết quả thí nghiệm, cây cỏ Nến chống chịu pH trong dải từ 5-9, thích nghi

trong môi trường có nồng độ COD cao tới 1000mg/l và nồng độ NH4

là từ 50-200mg/l. So với các thông số ô nhiễm trong nước thải chăn nuôi lợn sau biogas,

cỏ Nến hoàn toàn có thể phát triển tốt trong môi trường nước thải này.

+, pH) của cây Khoai nước

3.1.6. Khả năng chống chịu (COD, NH4

3.1.6.1. Khả năng chống chịu pH

Sau 4 tuần thí nghiệm, sự tăng giảm sinh khối thu được của cây Khoai nước tại

các pH khác nhau được trình bày tại bảng 3.16 và hình 3.16.

Bảng 3.16. Sự biến động sinh khối của Khoai nước với nồng độ pH

TT Sinh khối sau TN (gam) Nồng độ pH Sinh khối trước TN (gam)

1 pH = 5 332,40 ± 5,58a 451,60 ± 4,90c

2 pH = 6 345,20 ± 13,77a 436,70 ± 4,68d

3 pH = 7 340,70 ± 5,13a 437,60 ± 5,01d

4 pH = 8 350,80 ± 1,44a 389,40 ± 4,35b

5 pH = 9 346,10 ± 7,79a 300,70 ± 1,73a

Ghi chú: Các số có cùng chỉ số a, b, c (theo cột) có sự sai khác không đáng kể

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

ở mức ý nghĩa α = 0,05

Hình 3.16. Sự biến động sinh khối của Khoai nước với nồng độ pH

Sinh khối của cây Khoai nước tăng cao nhất ở khoảng pH từ 6 đến 7, pH= 6 sinh

khối tăng từ 345,2 đến 436,7 và ở pH =7 sinh khối tăng từ 340,7 đến 437,6. Cây kém phát triển kém nhất khi pH tăng đến 9, sinh khối giảm so với ban đầu 13,1% từ 346,1g

xuống 300,7g. Điều này chứng tỏ trong điều kiện môi trường từ axit (pH=5) đến trung

tính thì cây sinh trưởng tốt hơn trong môi trường kiềm. Nghiên cứu của T. Bindu và cs

(2008) chỉ ra rằng cây Khoai nước sống được trong môi trường pH từ 4,2-4,3 [66]. Một

nghiên cứu khác sử dụng cây Khoai nước trong môi trường có pH lên đến 7,68 [65].

Các kết quả nghiên cứu trước đây khá tương đồng với kết quả của nghiên cứu này

chứng tỏ cây Khoai nước có thể sử dụng trồng trong môi trường có pH thấp như nước

thải chăn nuôi lợn sau biogas.

3.1.6.2. Khả năng chống chịu COD Kết quả khảo sát khả năng sinh trưởng của cây Khoai nước trong khoảng COD

từ 250 - 1000 mg/l trong 4 tuần được trình bày tại bảng 3.17 và hình 3.17.

Bảng 3.17. Sự biến động sinh khối của Khoai nước với nồng độ COD

TT

1 2 3 4 Nồng độ COD 250mg/l 500mg/l 750mg/l 1000mg/l Sinh khối trước TN (gam) 347,60 ± 2,70a 352,70 ± 12,09a 355,60 ± 20,85a 350,80 ± 23,24a Sinh khối sau TN (gam) 450,30 ± 4,52b 441,20 ± 4,42b 437,60 ± 14,36ab 420,70 ± 9,44a

Ghi chú: Các số có cùng chỉ số a, b, c (theo cột) có sự sai khác không đáng kể

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

ở mức ý nghĩa α = 0,05

Hình 3.17. Sự biến động sinh khối của Khoai nước với nồng độ COD

Kết quả thí nghiện cho thấy, cây Khoai nước có thể sống ở nồng độ COD lên

đến 1000 mg/l. Cụ thể, sinh khối tăng nhiều nhất ở hai nồng độ là 250 mg/l từ 347,6 đến 450,3 (tăng 102,7g) và 500 mg/l từ 352,7g đến 441,2g (tăng 88,5g) và thấp nhất

khi nồng độ COD là 1000 mg/l từ 350,8 đến 420,7 (tăng 69,9 g so với ban đầu). Khoai

nước cho thấy khả năng phát triển tuyệt vời trong môi trường nước thải có nồng độ

COD cao. T. Bindu và cs (2008) sử dụng Khoai nước xử lý nước thải sinh hoạt có nồng

độ COD đầu vào lên đến 1650 mg/l [66]. Ngoài thực tế, cũng có thể dễ dàng bắt gặp

loài cây này sinh trưởng và thích nghi trong môi trường có hàm lượng chất hữu cơ cao.

+

Thử nghiệm trồng cây Khoai nước trong các điều kiện môi trường có giá trị + khác nhau. Kết quả khả năng sinh trưởng của cây được trình bày tại bảng 3.18 và

3.1.6.3. Kết quả chống chịu NH4 NH4 hình 3.18.

+

Bảng 3.18. Sự biến động sinh khối của Khoai nước với nồng độ NH4

TT Nồng độ NH4

1 2 3 4 5 Sinh khối trước TN (gam) 336,70 ± 21,17a 340,70 ± 24,15a 337,60 ± 9,28a 342,60 ± 10,30a 350,90 ± 2,78a Sinh khối sau TN (gam) 400,70 ± 3,29b 436,70 ± 14,61c 418,20 ± 10,28b 372,10 ± 10,22a 367,30 ± 6,77a 50mg NH4/l 100mg NH4/l 150mg NH4/l 200mg NH4/l 250mg NH4/l

Ghi chú: Các số có cùng chỉ số a, b, c (theo cột) có sự sai khác không đáng kể

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

ở mức ý nghĩa α = 0,05

+

+ khá tốt,

Hình 3.18. Sự biến động sinh khối của Khoai nước với nồng độ NH4

+ phù hợp nhất

Thí nghiệm với cây Khoai nước cho thấy khả năng chống chịu NH4

+ từ 50-250mg/l. Tuy nhiên giá trị NH4

sinh khối tăng khi nồng độ NH4

+ từ 200-250mg/l, sinh khối tăng

cho sự phát triển của cây là 100mg/l, cây cho sinh khối cao nhất từ 340,7g lên 436,7g

(tăng 96g so với ban đầu). Khi tăng nồng độ NH4

+ thấp chỉ 35,1mg/l [8]. Đối

nhưng rất ít chỉ từ 16,4- 29,5g so với ban đầu. Các nghiên cứu trước đây cho rằng, cây

+ trong nước thải chăn nuôi lợn sau biogas chỉ là 61,75 ± 10,4mg/l, do

Khoai nước được trồng trong môi trường có nồng độ NH4

với giá trị NH4

vậy cây Khoai nước có thể phát triển tốt trong môi trường này.

Kết quả khảo sát sự chống chịu của cây Khoai nước cho thấy, dải chống chịu

+ từ 50-150mg/l. Môi trường nước thải chăn nuôi lợn sau

pH của cây là 5-8, cây có thể sống trong môi trường có nồng độ COD lên đến 1000mg/l

và sống tốt khi nồng độ NH4

biogas thích hợp để trồng loài thực vật này.

3.2. Đánh giá hiệu suất loại bỏ các chất ô nhiễm trong nước thải chăn nuôi lợn sau

biogas của các loài thực vật thủy sinh

3.2.1. Khả năng xử lý pH của các loài thực vật thủy sinh

Giá trị pH của nước thải đầu vào là 5,3 ± 0,2 chưa đạt quy chuẩn cho phép. Sau

quá trình thí nghiệm, pH của nước thải có sự thay đổi rõ rệt. Kết quả được trình bày tại

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

bảng 3.19.

Bảng 3.19. Giá trị pH trong nước thải đầu vào và đầu ra tại các thí nghiệm

Đầu ra QCVN 62, cột B TVTS Đầu vào

Sậy 5,3 ± 0,2 7,5 ± 0,5

Rau muống 5,3 ± 0,2 6,2 ± 0,4

Thủy trúc 5,3 ± 0,2 7,1 ± 0,2 5.5 - 9 Cỏ Vetiver 5,3 ± 0,2 7,6 ± 0,2

Cỏ Nến 5,3 ± 0,2 7,1 ± 0,5

Khoai nước 5,3 ± 0,2 6,9 ± 0,3

Kết quả bảng 3.19 cho thấy, pH nước thải đầu ra tăng trong cả thí nghiệm và đạt

quy chuẩn cho phép. Giá trị pH của vùng ngập nước bị ảnh hưởng đáng kể bởi các hoạt

động hô hấp của các vi sinh vật. Trong vùng ngập nước, quá trình quang hợp hấp thụ

- và sinh ra nhiều cacbonat làm tăng pH của nước. Ngoài ra, thành

CO2 nhanh hơn lượng CO2 tạo ra từ quá trình hô hấp nên vi sinh vật phải lấy CO2 từ

sự chuyển hóa HCO3

phần chính của vật liệu lọc đá, sỏi là các hợp chất cacbonat. Quá trình hòa tan cacbonat

làm tăng độ kiềm trong nước [52]. Trong thời gian thí nghiệm, giá trị pH ổn định nằm

trong khoảng 6,2 - 7,6 đây là khoảng pH phù hợp cho sự phát triển của thực vật và vi

sinh vật [31].

Nhìn chung, không có sự khác biệt đáng kể về hiệu quả xử lý pH giữa các thí nghiệm.

Giá trị pH trong nước thải chăn nuôi lợn sau biogas đạt yêu cầu xả thải. Có thể sử dụng các

loài TVTS này trong kiểm soát pH trong nước thải chăn nuôi lợn sau biogas.

3.2.2. Khả năng xử lý TSS của các loài thực vật thủy sinh

Tiến hành thí nghiệm xác định khả năng xử lý TSS của các loài thực vật thủy

sinh (Sậy (Phragmites australis), cây Rau muống (Ipomoea aquatica), cây Thủy trúc

(Cyperus alternifolius), Cỏ nến (Typha orientalis), cỏ Vetiver (Vetiveria zizanioides),

Khoai nước (Colocasia esculenta)). Thí nghiệm được tiến hành trong 7 ngày, định kì

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

lấy mẫu 1 lần/ngày, kết quả phân tích TSS được thể hiện tại bày tại bảng 3.20.

Bảng 3.20. Kết quả quan trắc nồng độ TSS trong nước thải theo thời gian tại các thí nghiệm

ĐC Rau muống Sậy Thủy trúc Cỏ nến Cỏ Vetiver Khoai nước

QCVN 62 cột B Nồng độ (mg/l) Hiệu suất (%) Nồng độ (mg/l) Hiệu suất (%) Nồng độ (mg/l) Hiệu suất (%) Nồng độ (mg/l) Hiệu suất (%) Nồng độ (mg/l) Hiệu suất (%) Nồng độ (mg/l) Hiệu suất (%) Nồng độ (mg/l) Hiệu suất (%) Thời gian lấy mẫu (ngày)

213,6 0,0 213,6 0,0 213,6 0,0 213,6 0,0 213,6 0,0 213,6 0,0 213,6 0,0 150 0

110,5 48,3 83,5 60,9 75,4 64,7 70,5 67,0 72,6 66,0 68,4 68,0 77,2 63,9 150 1

102,7 51,9 72,5 66,1 62,4 70,8 58,4 72,7 60,1 71,9 57,4 73,1 62,4 70,8 150 2

100,5 52,9 60,5 71,7 56,7 73,5 55,3 74,1 57,3 73,2 50,6 76,3 55,1 74,2 150 3

96,4 54,9 55,4 74,1 45,7 78,6 47,6 77,7 50,4 76,4 45,7 78,6 49,1 77,0 150 4

85,6 59,9 50,3 76,5 40,3 81,1 40,2 81,2 41,2 80,7 40,8 80,9 42,9 79,9 150 5

80,3 62,4 46,6 78,2 37,8 82,3 35,4 83,4 36,7 82,8 32,4 84,8 38,4 82,0 150 6

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

70,7 66,9 40,5 81,0 32,8 84,6 30,2 85,9 31,2 85,4 28,4 86,7 34,2 84,0 150 7

Diễn biến nồng độ TSS trong nước thải của thí nghiệm sử dụng các loài TVTS

được trình bày tại 3.19.

Hình 3. 19. Khả năng xử lý TSS của các loài TVTS

Trong bãi lọc trồng cây nhân tạo, các chất lơ lửng bị giữ lại bởi vật liệu lọc và

rễ thực vật. Kết quả thí nghiệm cho thấy, TSS trong nước thải đầu vào là 213,6mg/l cao hơn

quy chuẩn cho phép. Sau khi đi qua các hệ thí nghiệm, nồng độ TSS đã giảm đáng kể. Chỉ

sau 1 ngày TSS trong nước thải đã đạt quy chuẩn, nồng độ TSS là 68,4- 105,52mg/l. Sau 7

ngày, hiệu suất xử lý TSS ghi nhận được là 81%- 86,7% (Bảng 3.20).

Hiệu suất xử lý TSS của Sậy cũng khá cao trong các báo cáo trước đây. Erkan,

2011, sử dụng Sậy để xử lý nước thải sinh hoạt đạt hiệu suất xử lý TSS đạt 79,7% [42].

Tại Cộng hòa Séc hiệu suất xử lý của Sậy đạt 84,3% [72]; tại Bắc Mỹ, Brix, 1987, ghi

nhận hiệu suất xử lý TSS lên đến 94 - 97% [34]. Kết quả thí nghiệm này cũng khá

tương đồng, hiệu suất xử lý TSS của Sậy đạt 84,6%.

Hiệu quả loại bỏ TSS thấp nhất tại thí nghiệm với Rau muống (hiệu suất xử lý

đạt 81%). Tuy nhiên sự khác biệt là không đáng kể. Trong báo cáo của Saat, 2017, hiệu

suất loại bỏ TSS của Rau muống là 90% cao hơn một chút so với nghiên cứu này nhưng

thời gian xử lý lên đến 25 ngày.

Thí nghiệm với Thủy trúc, cỏ Nến, cỏ Vetiver và Khoai nước có hiệu suất xử lý

TSS lần lượt là 85, 9%, 85,4%, 86,7%, và 84,0%. Các hệ thống sử dụng thực vật để xử

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

lý TSS trong nước thải cho kết quả thấp hơn so với nghiên cứu này. Hệ thống sử dụng

Thủy trúc để xử lý nước thải sinh hoạt có hiệu suất loại bỏ TSS đạt 78,82% [60]. Sử

dụng cỏ Nến để loại bỏ TSS trong nước thải chăn nuôi đạt 73% [59]. Romi Seroja và

cs báo cáo kết quả loại bỏ TSS trong nước thải sản xuất đậu phụ bằng cỏ Vetiver đạt

75,28% [58]. Trong khi, hiệu suất loại bỏ TSS của Khoai nước được báo cáo khá thấp

chỉ 49,34% [37].

Nhìn chung, với mục đích xử lý hiệu quả TSS đạt quy chuẩn cho phép, các loài

thực vật được sử dụng đều cho thấy sự hiệu quả. Giá trị TSS đầu ra đều đạt quy chuẩn

cho phép. Có thể sử dụng các loài TVTS này trong kiểm soát TSS trong nước thải chăn

nuôi lợn sau biogas.

3.2.3. Khả năng xử lý COD của các loài thực vật thủy sinh

Tiến hành thí nghiệm xác định khả năng xử lý COD của các loài thực vật thủy

sinh (Sậy (Phragmites australis), cây Rau muống (Ipomoea aquatica), cây Thủy trúc

(Cyperus alternifolius), Cỏ nến (Typha orientalis), cỏ Vetiver (Vetiveria zizanioides),

Khoai nước (Colocasia esculenta)). Thí nghiệm được tiến hành trong 7 ngày, định kì

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

lấy mẫu 1 lần/ngày, kết quả phân tích COD được thể hiện tại bày tại bảng 3.21.

Bảng 3.21. Kết quả quan trắc nồng độ COD trong nước thải theo thời gian tại các thí nghiệm

ĐC Rau muống Sậy Thủy trúc Cỏ nến Cỏ Vetiver Khoai nước Thời

gian lấy Nồng Hiệu Nồng Hiệu Nồng Hiệu Nồng Hiệu Nồng Hiệu Nồng Hiệu Nồng Hiệu QCVN mẫu độ suất độ suất độ suất độ suất độ suất độ suất độ suất 62 cột (ngày) (mg/l) (%) (mg/l) (%) (mg/l) (%) (mg/l) (%) (mg/l) (%) (mg/l) (%) (mg/l) (%) B

757,8 0,0 757,8 0,0 757,8 0,0 757,8 0,0 757,8 0,0 757,8 0,0 757,8 0,0 300 0

700,2 7,6 523,2 31,0 432,6 42,9 500,9 33,9 555,9 26,6 600,7 20,7 582,4 23,1 300 1

635,5 16,1 450,7 40,5 321,5 57,6 411,6 45,7 458,2 39,5 400,8 47,1 482,9 36,3 300 2

601,4 20,6 390,6 48,5 247,3 67,4 350,7 53,7 366,7 51,6 290,6 61,7 400,7 47,1 300 3

543,2 28,3 370,4 51,1 204,6 73,0 266,1 64,9 321,8 57,5 250,7 66,9 351,9 53,6 300 4

512,5 32,4 342,6 54,8 173,6 77,1 200,7 73,5 301,4 60,2 235,7 68,9 312,8 58,7 300 5

488,2 35,6 309,7 59,1 170,7 77,5 182,8 75,9 288,4 61,9 215,9 71,5 300,8 60,3 300 6

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

478,9 36,8 281,6 62,8 150,4 80,2 175,6 76,8 253,7 66,5 200,8 73,5 266,3 64,9 300 7

Diễn biến nồng độ COD trong nước thải tại các thí nghiệm được thể hiện tại

bảng 3.20

Hình 3.20. Khả năng xử lý COD của các loài TVTS

Từ kết quả 3.20 cho thấy, nồng độ COD ban đầu là 757,8mg/l không đạt

QCVN62-MT:2016/BTNMT cột B. Sau 3 ngày thí nghiệm với Sậy và cỏ Vetiver, nồng

độ COD là 247,3 mg/l và 290,6 mg/l, đạt quy chuẩn cho phép. Ở thí nghiệm với Thủy

trúc sau 4 ngày giá trị COD đạt quy chuẩn (nồng độ COD là 266,1 mg/l). Thí nghiệm

với cỏ Nến cần 6 ngày và các thí nghiệm với cây Rau muống và cây Khoai nước, cần

đến 7 ngày để nồng độ COD đạt quy chuẩn cho phép.

Sau 7 ngày, hiệu suất loại bỏ COD là của các loài TVTS lần lượt là 62,8% (Rau

muống); 80,2% (Sậy); 76,8% (Thủy trúc); 66,5% (Cỏ Nến); 73,5% (cỏ Vetiver); 64,9%

(Khoai nước). Có thể thấy vai trò của TVTS trong xử lý COD là rất rõ ràng, so với mẫu

đối chứng không sử dụng TVTS, hiệu suất thấp hơn nhiều chỉ đạt 36,8%. COD trong

nước thải bị loại bỏ thông quá các quá trình phân hủy hiếu khí. Hàm lượng oxi trong

nước có vai trò là xúc tác cho quá trình hiếu khí xảy ra mạnh hơn được khuếch tán vào

hệ thống thông qua quá trình hô hấp của thực vật [54]. Ngoài ra, sự hoạt động của vi

sinh vật vùng rễ cũng đóng vai trò phân hủy hiệu quả chất hữu cơ trong nước [54]. Các

nghiên cứu trước đây báo cáo hiệu suất xử lý COD của Sậy là 74.9% tại Cộng hòa Séc

(J. Vymazal, 2002) và lên đến 80 - 92% tại Hugary (Todorovics et al., 2005). Cây Rau

muống cũng được sử dụng để kiểm soát COD trong nước thải với hiệu suất khá cao đạt

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

84,5% [51]. Tại hệ thống ở Italy, Thủy trúc và cỏ Nến được báo cáo xử lý được 75,7%

hàm lượng COD trong nước thải [38]. Cỏ Vetiver cũng cho thấy tiềm năng ứng dụng

trong xử lý COD khi được báo cáo có thể xử lý được 76% hàm lượng COD trong nước

thải đậu phụ [58].

Như vậy, tuy có sự khác biệt về hiệu quả xử lý COD giữa các thí nghiệm, nhưng

nhìn chung kết quả sau 7 ngày thí nghiệm vẫn đạt quy chuẩn cho phép. Có thể sử dụng

các loài thực vật này trong kiểm soát COD trong nước thải chăn nuôi lợn sau biogas.

Tuy nhiên cần xem xét về sự khác biệt về tốc độ xử lý, hiệu suất xử lý đề lựa chọn loài

cây phù hợp nhất cho hệ thống, đặc tính nước thải và điều kiện trang trại ứng dụng.

3.2.4. Khả năng xử lý Nitơ của các loài thực vật thủy sinh

Trong nước thải chăn nuôi lợn sau biogas nitơ tồn tại ở nhiều dạng khác nhau.

Cây sử dụng nitơ trong nước thải như một nguồn dinh dưỡng để phát triển, từ đó một

+). Quá trình thí nghiệm đã cho thấy, TVTS sử dụng có khả

lượng nitơ bị loại bỏ ra khỏi môi trường nước. Tuy nhiên, dạng nitơ cây có thể hấp thụ

+ trong nước thải chăn nuôi lợn sau biogas. Tiến hành

chỉ là các dạng dễ tiêu (NH4

+ của các loài thực vật thủy sinh trong 7 ngày,

năng hấp thụ rất tốt lượng NH4

+ được thể hiện tại bày tại bảng 3.22

thí nghiệm xác định khả năng xử lý NH4

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

định kì lấy mẫu 1 lần/ngày, kết quả phân tích NH4

+ trong nước thải theo thời gian tại các thí nghiệm

Bảng 3.22. Kết quả quan trắc nồng độ NH4

ĐC Rau muống Sậy Thủy trúc Cỏ nến Cỏ Vetiver Khoai nước

Nồng độ (mg/l) Hiệu suất (%) Nồng độ (mg/l) Hiệu suất (%) Nồng độ (mg/l) Hiệu suất (%) Nồng độ (mg/l) Hiệu suất (%) Nồng độ (mg/l) Hiệu suất (%) Nồng độ (mg/l) Hiệu suất (%) Nồng độ (mg/l) Hiệu suất (%) Thời gian lấy mẫu (ngày)

0 61,75 0,0 61,75 0,0 61,75 0,0 61,75 0,0 61,75 0,0 61,75 0,0 61,75 0,0

1 60,2 2,5 48,4 21,6 40,4 34,6 44,3 28,3 54,3 12,1 45,3 26,6 55,6 10,0

2 55,3 10,4 40,2 34,9 30,2 51,1 35,9 41,9 45,6 26,2 43,6 29,4 49,3 20,2

3 53,2 13,8 37,5 39,3 25,6 58,5 26,1 57,7 40,7 34,1 38,2 38,1 40,7 34,1

4 50,1 18,9 30,6 50,4 20,7 66,5 22,7 63,2 35,3 42,8 30,7 50,3 35,2 43,0

5 49,2 20,3 28,8 53,4 22,6 63,4 19,3 68,7 25,9 58,1 26,3 57,4 33,9 45,1

6 48,5 21,5 24,7 60,0 17,3 72,0 15,6 74,7 24,5 60,3 23,2 62,4 30,7 50,3

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

7 48,16 22,0 22,5 63,6 15,2 75,4 14,3 76,8 23,8 61,5 20,7 66,5 25,6 58,5

+ trong nước thải tại các thí nghiệm được thể hiện tại

Diễn biến nồng độ NH4

hình 3.21

+ của các loài TVTS

Hình 3.21. Khả năng xử lý NH4

Kết quả thí nghiệm cho thấy, có sự khác biệt rõ rang hiệu suất giữa các thí

nghiệm có trồng cây và không trồng cây. Trong khi, hiệu suất xử lý của thí nghiệm đối

chứng (không trồng cây) chỉ đạt 22 % thì tại các thí nghiệm có trồng cây, hiệu suất cao + hơn hẳn đạt từ 58,5-76,8% (bảng 3.22). Thủy trúc, Sậy cho thấy hiệu quả xử lý NH4 vượt trội với hiệu suất lần lượt là 76,8% và 75,4%. Sậy đã cho thấy được khả năng hấp + lên đến 93% trong thử nghiệm của Wu và cs (2011) [75]. Thí nghiệm với thu tốt NH4 Thủy trúc trong môi trường nước thải sinh hoạt cho thấy hiệu suất thấp hơn so với

nghiên cứu này chỉ 50,5% [60]. Các loại cây khác như cỏ Nến được sử dụng trong hệ

thống xử lý nước thải chăn nuôi cho hiệu quả xử lý khá cao đạt 72% [63]. Hệ thống xử + trong nước thải [41]. Nhìn chung, các lý sử dụng Rau muống loại bỏ tới 64-78% NH4 +. Trong suốt quá trình thí nghiệm không cần loài TVTS có khả năng hấp thu tốt NH4 bổ sung lượng đạm vào hệ thống, chứng tỏ cây thích nghi và phát triển tốt với hàm

lượng dinh dưỡng trong nước thải chăn nuôi lợn sau biogas. Điều này giúp tiết kiệm chi phí vận hành khi ứng dụng các loài cây này vào hệ thống xử lý.

Trong nước thải chăn nuôi lợn sau biogas, nồng độ T-N là 184,6±16,4 mg/l vượt quy chuẩn cho phép. Sử dụng các loài TVTS trong xử lý T-N đã cho hiệu quả rõ rệt. Kết quan trắc nồng độ T-N trong nước thải tại các thí nghiệm được trình bày tại bảng

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

3.23.

Bảng 3.23. Kết quả quan trắc nồng độ T-N trong nước thải theo thời gian tại các thí nghiệm

ĐC Rau muống Sậy Thủy trúc Cỏ nến Cỏ Vetiver Khoai nước

Nồng độ (mg/l) Hiệu suất (%) Nồng độ (mg/l) Hiệu suất (%) Nồng độ (mg/l Hiệu suất (%) Nồng độ (mg/l) Hiệu suất (%) Nồng độ (mg/l) Hiệu suất (%) Nồng độ (mg/l) Hiệu suất (%) Nồng độ (mg/l) Hiệu suất (%) Thời gian lấy mẫu (ngày)

0 184,6 0,0 184,6 0,0 184,6 0,0 184,6 0,0 184,6 0,0 184,6 0,0 184,6 0,0

1 180,9 2,0 160,7 12,9 141,8 23,2 148,6 19,5 161,8 12,4 153,5 16,8 168,2 8,9

2 176,3 4,5 145,6 21,1 120,7 34,6 135,6 26,5 146,8 20,5 133,9 27,5 155,3 15,9

3 169,3 8,3 136,4 26,1 80,4 56,4 122,7 33,5 128,8 30,2 123,1 33,3 135,7 26,5

4 166,8 9,6 112,6 39,0 65,3 64,6 100,8 45,4 120,4 34,8 100,9 45,3 128,3 30,5

5 165,3 10,5 98,7 46,5 60,3 67,3 91,5 50,4 110,3 40,2 95,3 48,4 122,6 33,6

6 160,8 12,9 90,7 50,9 53,8 70,9 77,2 58,2 92,7 49,8 80,8 56,2 114,5 38,0

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

7 158,3 14,2 85,6 53,6 51,8 71,9 61,3 66,8 88,7 52,0 70,4 61,9 99,7 46,0

Diễn biến nồng độ T-N trong nước thải tại các thí nghiệm được thể hiện tại hình

3.22

Hình 3.22. Khả năng xử lý T-N của các loài TVTS

Kết quả thí nghiệm cho thấy, nồng độ T-N trong nước thải đã giảm ở tất cả các

thí nghiệm. Trong đó, đối với thí nghiệm sử dụng Sậy và Thủy trúc cho hiệu quả xử lý

đạt QCVN 62 cột B chỉ sau 1 ngày thí nghiệm. Thí nghiệm với cây Khoai nước mất 3

ngày và các thí nghiệm với các loài thực vật còn lại mất 2 ngày để đạt quy chuẩn cho

phép. Trong khi đó, đối với thí nghiệm không trồng cây, nồng độ T-N giảm không đáng

kể, sau 7 ngày vẫn chưa đạt quy chuẩn cho phép.

Vai trò của các loài TVTS trong xử lý T-N là rất rõ rệt. Wu và cs (2011) cho

rằng hiệu quả loại bỏ chất dinh dưỡng phụ thuộc rất nhiều vào loài TVTS được lựa

chọn, sự hấp thu chất dinh dưỡng của thực vật chỉ loại bỏ 51,89% đối với Nitơ, sự mất

-,

đi của nitơ trong nước thải còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố môi trường khác [75]. Trong

+, NO3

-, NO2

- để làm dinh dưỡng. Thí nghiệm khảo

nước thải chăn nuôi, nitơ tồn tại ở nhiều dạng khác nhau bao gồm NH4

+, NO3

+ trong nước thải đã cho thấy, TVTS đã tận dụng nguồn nitơ

chất lơ lửng… Cây có thể sử dụng NH4

sát khả năng loại bỏ NH4

trong nước thải để làm nguồn dinh dưỡng và phát triển mà không cần bổ sung phân

bón. Ngoài ra, các vi sinh vật vùng rễ sẽ thúc đẩy các chu trình quá trình nitơ trong

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

nước diễn ra nhanh hơn. Nhờ vậy, nitơ có thể chuyển hóa thành dạng chất dinh dưỡng

dễ tiêu cho cây trồng hấp thu hoặc bị loại bỏ thông qua quá trình chuyển hóa thành hơi

(NH3) hoặc phức chất với các hợp chất khác [54].

Các hệ thống sử dụng TVTS như một giải pháp tiết kiệm chi phí và thân thiện

với môi trường trong xử lý T-N. Cây Sậy có thể loại bỏ lên tới 71,9% hàm lượng T-N

trong nước thải chăn nuôi lợn sau biogas sau 7 ngày thí nghiệm. Loài cây này được lựa

chọn cho nhiều hệ thổng xử lý có hàm lượng T-N cao và cho hiệu suất từ 68-92%

[56],[75]. Thủy trúc và cỏ Vetiver có hiệu suất xử lý T-N khá cao lần lượt là 66,8% và

61,9%, cũng được sử dụng trong nhiều hệ thống xử lý nước thải giàu nitơ [49], [74].

Các loài TVTS còn lại có hiệu suất xử lý T-N từ 46-53,6%. Một vài nghiên cứu cho

thấy hiệu suất xử lý cao hơn so với nghiên cứu này. Tuy nhiên có sự khác biệt rõ ràng

về đặc tính nước thải và thiết kế hệ thống xử lý. Ví dụ, trong hệ thống xử lý nước thải

sinh hoạt sử dụng cỏ Nến và Khoai nước cho hiệu suất từ 63,8-72,3% tuy nhiên nồng

độ T-N đầu vào chỉ 130,1mg/l [70]. Thí nghiệm của Saat, 2017 thực hiện với Rau

muống trong 25 ngày, hiệu quả xử lý chất dinh dưỡng vượt trội, hiệu suất đạt 99% [61].

Các nghiên cứu đều chỉ ra rằng, các loài TVTS sử dụng trong nghiên cứu đều có khả

năng loại bỏ T-N trong nước thải. Mặc dù có sự khác biệt về hiệu suất và tốc độ xử lý.

Tuy nhiên, nồng độ TN sau 7 ngày thí nghiệm đã đạt QCVN62-MT:2016/BTNMT cột

B.

3.2.5. Khả năng xử lý Phốt pho (T-P) của các loài thực vật thủy sinh

Giống như nitơ, phốt pho là một dạng dinh dưỡng trong nước thải chăn nuôi lợn

sau biogas, có thể tận dụng làm phân bón cho cây trồng. Tuy nhiên, đây cũng là nguyên

nhân gây hiện tượng phú dưỡng trong nước. Sử dụng TVTS để kiểm soát phốt pho trong

nước thải chăn nuôi lợn sau biogas cho thấy hiệu quả khả quan. Tiến hành thí nghiệm xác

định khả năng xử lý T-P của các loài thực vật thủy sinh trong 7 ngày, định kì lấy mẫu 1

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

lần/ngày, kết quả phân tích TP được thể hiện tại bày tại bảng 3.24.

Bảng 3.24. Kết quả quan trắc nồng độ T-P trong nước thải theo thời gian tại các thí nghiệm

ĐC Rau muống Sậy Thủy trúc Cỏ nến Cỏ Vetiver Khoai nước

Nồng độ (mg/l) Hiệu suất (%) Nồng độ (mg/l) Hiệu suất (%) Nồng độ (mg/l) Hiệu suất (%) Nồng độ (mg/l) Hiệu suất (%) Nồng độ (mg/l) Hiệu suất (%) Nồng độ (mg/l) Hiệu suất (%) Nồng độ (mg/l) Hiệu suất (%) Thời gian lấy mẫu (ngày)

0 35,5 0,0 35,5 0,0 35,5 0,0 35,5 0,0 35,5 0,0 35,5 0,0 35,5 0,0

1 35,2 0,8 30,7 13,5 32,8 7,6 32,1 9,6 30,4 14,4 31,1 12,4 32,6 8,2

2 33,1 6,8 26,8 24,5 29,5 16,9 30,4 14,4 28,3 20,3 25,4 28,5 30,7 13,5

3 34,2 3,7 20,7 41,7 25,3 28,7 27,3 23,1 25,1 29,3 22,3 37,2 26,5 25,4

4 31,2 12,1 18,4 48,2 20,7 41,7 23,5 33,8 24,3 31,5 21,4 39,7 25,4 28,5

5 31,5 11,3 15,3 56,9 18,9 46,8 21,5 39,4 22,1 37,7 20,1 43,4 22,3 37,2

6 30,6 13,8 14,6 58,9 16,4 53,8 18,4 48,2 21,3 40,0 19,5 45,1 20,8 41,4

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

7 30,3 14,5 13,6 61,7 15,7 55,8 15,6 56,1 19,2 45,9 17,3 51,3 18,3 48,5

Diễn biến nồng độ T-P trong nước thải tại các thí nghiệm được thể hiện tại hình

3.23

Hình 3.23. Khả năng xử lý T-P của các loài TVTS

Kết quả cho thấy, nồng độ T-P trong nước thải tại mẫu đối chứng (không trồng

cây) có sự giảm nhẹ, tuy nhiên mức giảm không đáng kể. Tại các thí nghiệm có trồng

cây, nồng độ T-P giảm rõ rệt từ 45,8-61,7% (bảng 3.24). Phốt pho trong nước thải chăn

nuôi lợn chủ yếu là dạng vô cơ có nguồn gốc từ thức ăn do khả năng hấp thụ phốt pho

của các loài gia súc rất kém, nên khi ăn thức ăn có chứa phốt pho thì chúng sẽ bài tiết

ra ngoài theo phân và nước tiểu. Trên thực tế, nếu xử lý trực tiếp nước thải chăn nuôi

lợn bằng công nghệ sinh thái sẽ cho hiệu suất xử lý phốt pho rất thấp chỉ từ 0-28% [44].

Qua hệ thống biogas, sự chuyển hóa phốt pho nhờ vi sinh vật và kết hợp với các quá

trình chuyển hóa trong hệ bãi lọc trồng cây nhân tạo giúp phốt pho dễ tiêu hơn đối với

các loài TVTS. Do vậy hiệu suất xử lý phốt pho trong nghiên cứu này cao hơn hoặc

tương đương so với các nghiên cứu trước đây. Hiệu suất loại bỏ T-P của cây Rau muống

đạt 61,7% sau 7 ngày thí nghiệm tương đồng với báo cáo của Miao Li và cs (2009)

hiệu suất loại bỏ T-P của cây Rau muống đạt từ 54-71%. Claudio Leto và cs (2013) chỉ

ra hiệu quả loại bỏ T-P của Thủy trúc rất thấp chỉ 14,2% (thấp hơn nhiều so với nghiên

cứu này, hiệu suất đạt 56%). Cỏ Nến có hiệu suất xử lý đạt 47,9% tương đồng với với

nghiên cứu này, hiệu suất đạt 45,9% [38]. Erkan Kalipci (2011) sử dụng Sậy xử lý nước

thải có hiệu suất loại bỏ phốt pho đạt 20,7% [42] thấp hơn nghiên cứu này (hiệu suất

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

đạt 55,7%) trong khi García-Ávila báo cáo loại bỏ được 49,38% lượng phốt pho trong

nước thải [43]. Cỏ Vetiver loại bỏ được 17,8-35,9% hàm lượng T-P theo báo cáo của

Kanokporn Boonsong and Monchai Chansiri [47] thấp hơn khá nhiều so với kết quả

nghiên cứu này (hiệu suất sau 7 ngày đạt 51,2%).

Thực vật thủy sinh sử dụng nitơ, phốt pho trong nước thải chăn nuôi lợn sau

biogas như một nguồn dinh dưỡng. Nhờ quá trình hấp thu của thực vật, nồng độ các

chất dinh dưỡng giảm. Ngoài ra, trong bãi lọc trồng cây nhân tạo, quá trình lọc, lắng

các chất dinh dưỡng không hòa tan và hoạt động của vi sinh vật cũng đóng vai trò quan

trọng trong việc loại bỏ nitơ, phốt pho [72]. Sử dụng TVTS để kiểm soát chất dinh

dưỡng trong nước thải chăn nuôi lợn sau biogas cho hiệu quả cao. Đồng thời tiết kiệm

chi phí và thân thiện với môi trường.

3.3. Lựa chọn loài thực vật phù hợp để xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau biogas

Sử dụng TVTS trong xử lý ô nhiễm nước thải cần làm rõ hai yếu tố chính: khả

năng thích nghi của loài TVTS với điều kiện môi trường ứng dụng (bao gồm điều kiện

môi trường xung quanh và đặc tính nước thải); khả năng loại bỏ các chất ô nhiễm đặc

thù trong nước thải được xử lý. Các loài TVTS được sử dụng trong thí nghiệm đều có

khả năng thích nghi với điều kiện khí hậu, môi trường tại Việt Nam và đã được ứng

dụng trong nhiều hệ thống xử lý nước thải khác nhau. Để xác định tiềm năng ứng dụng

của mỗi loài thực vật trong xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau biogas chỉ phụ thuộc vào

+ và khả năng xử lý chất ô nhiễm (pH, TSS, COD, T-N, T-

khả năng thích nghi với nồng độ chất ô nhiễm đặc trưng trong nước thải chăn nuôi lợn

+. Ngoài ra, để ứng dụng các mô hình thực tế các yếu tố như giá thành, mùa vụ

sau biogas (pH, COD, NH4

P, NH4

cũng cần được tính tới để phù hợp nhất với điều kiện xử lý.

3.3.1. So sánh khả năng chống chịu của các loài TVTS

Đối với nước thải chăn nuôi lợn sau biogas có đặc tính pH thấp, giàu chất hữu

cơ và dinh dưỡng đòi hỏi cần lựa chọn loài TVTS phù hợp. Kết quả thí nghiệm cho

thấy, ở khoảng pH từ 5-8 sinh khối đều tăng ở các thí nghiệm (hình 3.24), tuy nhiên

khoảng pH lý tưởng cho sự phát triển của tất cả các loài TVTS là từ 6-7, cây cho sinh

khối cao nhất. Với giá trị pH trong nước thải chăn nuôi lợn sau biogas là 5,3 phù đối

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

với dải chống chịu của các loài TVTS trong các thí nghiệm.

Hình 3.24. Sự thay đổi sinh khối của các loài TVTS ở các giá trị pH khác nhau

Sự thay đổi COD từ 250-1000 mg/l đã ảnh hưởng đến khả năng sinh trưởng của

cây. Rau muống cho thấy khả năng chống chịu COD kém nhất, nồng độ cao nhất cho

sinh khối dương là 750 mg COD/l. Các loài TVTS còn lại cho sinh khối dương ở điều

kiện COD lên đến 1000mg/l. Tuy nhiên ở khoảng nồng độ COD trong nước thải chăn

nuôi lợn sau biogas là 757,8mg/l, có sự khác biệt rõ rệt đối về tỉ lệ sinh khối tăng giữa

các loài TVTS (hình 3.25). So sánh tỉ lệ tăng sinh khối tại nồng độ COD trong nước

thải chăn nuôi lợn sau biogas, có thể sắp xếp sự phù hợp của các loài TVTS như sau:

Sậy>Khoai nước>Thủy trúc, cỏ Nến, cỏ Vetiver> Rau muống

Hình 3.25. Sự thay đổi sinh khối của các loài TVTS ở các giá trị COD khác nhau

+ trong nước thải đóng vai trò là nguồn cung cấp chất dinh dưỡng + cây sẽ phát triển không bình

Giá trị NH4

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

cho sự sinh trưởng của TVTS. Nếu thừa hoặc thiếu NH4

+ lên đến 250mg/l. Xét trong khoảng giá trị NH4

+ thấp nhất là 50mg/l. thường. Các loài TVTS đều cho sinh khối tăng ở nồng độ NH4 +. Rau muống Tuy nhiên, có sự khác biệt về tỉ lệ tăng sinh khối khi tăng nồng độ NH4 + trên 100 mg/l, cỏ Nến chỉ phát triển trong điều kiện cho sinh khối âm ở nồng độ NH4 + từ 50-200mg/l. Trong khi, các loài TVTS còn lại cho thấy có thể phát triển tốt NH4 + trong môi trường có nồng độ NH4 trong môi trường nước thải chăn nuôi lợn sau biogas là 61,75mg/l, có thể sắp xếp sự

phù hợp của các loài TVTS như sau:

Cỏ Vetiver, Sậy> Khoai nước, Thủy trúc, cỏ Nến> Rau muống

+ khác nhau

Hình 3.26. Sự thay đổi sinh khối của các loài TVTS ở các giá trị NH4

3.3.2. So sánh khả năng xử lý chất ô nhiễm của các loài TVTS

Kết quả khả sát về khả năng xử lý các chất ô nhiễm trong nước thải chăn nuôi

lợn sau biogas (mục 3.2) của các loài TVTS cho kết quả khá tốt. Sau 7 ngày thí nghiệm

các thông số ô nhiễm (pH, TSS, COD, T-N) đã đạt quy chuẩn cho phép.

Hiệu quả xử lý pH và TSS của các thí nghiệm không có sự khác biệt đáng kể. Tuy nhiên, đối với các chất hữu cơ và dinh dưỡng giữa các loài thực vật có sự khác

biệt về tốc độ và hiệu suất xử lý. Cụ thể như sau:

Đối với COD, Sậy cho thấy khả năng xử lý vượt trội với hiệu suất xử lý lên đến 80,2% và thời gian để nồng độ COD đạt quy chuẩn cho phép là 2-3 ngày. Các loài TVTS khác có hiệu suất xử lý kém hơn. Đặc biệt là Rau muống, cỏ Nến và Khoai nước,

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

hiệu suất xử lý thấp chỉ từ 62,8%-66,5%. Từ kết quả thí nghiệm, có thể sắp xếp hiệu quả loại bỏ COD của các loài TVTS như sau:

Sậy> Thủy trúc, cỏ Vetiver> Rau muống, cỏ Nến và Khoai nước

Hiệu quả loại bỏ Nitơ của Sậy, Thủy trúc và cỏ Vetiver vượt trội hơn hẳn so với

các loài TVTS khác. Trong khi đối với xử lý phốt pho, Rau muống, Sậy, Thủy trúc lại

cho thấy hiệu quả cao. Nitơ và phốt pho trong nước thải chăn nuôi có vai trò như nguồn

cung cấp dinh dưỡng cho thực vật. Hàm lượng chất dinh dưỡng quá thấp hoặc quá cao

sẽ hạn chế sự phát triển của TVTS. Trong tất cả các thí nghiệm, nồng độ nitơ đều đạt

quy chuẩn cho phép và không cần bổ sung dinh dưỡng cho cây, cây phát triển tốt trong

suốt quá trình thí nghiệm. Như vậy để xử lý đồng thời nitơ và phốt pho có hiệu quả cao

nhất, có thể lựa chọn Sậy vàThủy trúc cho hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau

biogas.

3.3.3. Lựa chọn loài TVTS phù hợp cho hệ thống xử lý

Các kết quả thí nghiệm đã chỉ ra rằng Sậy, Thủy trúc và cỏ Vetiver phù hợp hơn

cả về khả năng chống chịu và hiệu quả xử lý chất ô nhiễm đặc trưng trong môi trường

nước thải chăn nuôi lợn sau biogas. Các loài cây này đã được sử dụng trong nhiều hệ

thống xử lý nước thải giàu chất hữu cơ và dinh dưỡng trên thế giới. Các loài thực vật

này được sử dụng rộng rãi trong các hệ thống đất ngập nước để xử lý nước thải chăn

nuôi, nước thải sinh hoạt, nước thải đô thị tại cộng hòa Séc [71],[73], Ecuador [43],

Trung Quốc [46], [49], [50]… Tại Việt Nam, nhiều hệ thống xử lý nước thải cũng đã

sử dụng các loài TVTS này. Ví dụ hệ thống xử lý nước thải công nghiệp luyện thép tại

Hà Tĩnh sử dụng kết hợp Sậy, Thủy trúc [69]; hệ thống xử lý nước thải mỏ tại Thái

Nguyên sử dụng cỏ Vetiver [20]; hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi tại Chương Mỹ,

Hà Nội sử dụng Sậy và Thủy trúc [3],[35];… Kết hợp với kết quả nghiên cứu của đề

tài, có thể kết luận Sậy, Thủy trúc và cỏ Vetiver hoàn toàn phù hợp để ứng dụng trong

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau biogas tại Việt Nam.

Hình 3.27. Khả năng chống chịu và hiệu quả xử lý của các loài TVTS

Khả năng chống chịu

Hiệu quả xử lý

Loài thực

+

pH

COD (mg/l)

+ (mg/l)

NH4

pH

TSS

COD

TN

TP

NH4

vật

Min-max

Tối ưu Min-max Tối ưu Min-max Tối ưu

Sậy

5-9

250-1000

500

50-250

150

7,5 ± 0,5

84,6

80,2

75,4

71,9

55,8

6

Rau muống

5-8

250-750

250

50-100

100

6,24±0,4

81,0

62,8

63,6

53,6

61,7

7

Thủy trúc

5-9

7-8

250-1000

500

50-250

100-150 7,1 ± 0,2

85,9

76,8

76,8

66,8

56,1

Cỏ nến

5-9

250-1000

500

50-200

100

7,6 ± 0,2

85,4

66,5

61,5

52,0

45,9

6

Cỏ Vetiver

5-9

250-1000

500

50-250

100

7,1 ± 0,5

86,7

73,5

66,5

61,9

51,3

7

5-8

Khoai nước

6-8

250-1000

250

50-250

100

6,9 ± 0,3

84,0

64,9

58,5

46,0

48,5

(%) (%) (%) (%) (%) (%)

Ghi chú: Giá trị “Min-max” là giá trị chất ô nhiễm thấp nhất và cao nhất mà cây có khả năng cho sinh khối dương.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

Giá trị tối ưu là giá trị chất ô nhiễm mà cây cho sinh khối cao nhất.

3.4. Đánh giá hiệu quả xử lý của mô hình thực tế

Hệ thống xử lý nước thải chăn nuôi lợn sử dụng TVTS được đặt tại trang trại

4000 đầu lợn, xã Tốt Động, huyện Chương Mỹ, Hà Nội với công suất hệ thống là 150

m3/ng.đ. Cây Sậy và Thủy trúc được lựa chọn trồng trong hệ thống xử lý. Hai loài thực

vật được trồng xen canh và mật độ trồng là 60 cây/m2 trên diện tích 2000m2.

Nước thải chăn nuôi được thu gom và xử lý trong bể biogas, sau đó chảy vào hệ

thống xử lý bằng thực vật. Lấy mẫu, quan trắc nước thải tại sau bể biogas và đầu ra của

hệ thống. Kết quả quan trắc được trình bày tại hình 3.28.

Hình 3.28. Chất lượng nước thải đầu vào, đầu ra của hệ thống xử lý (A.pH;

+; F.T-P)

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

B.TSS; C.COD; D.T-N; E.NH4

Kết quả quan trắc cho thấy, chất lượng nước thải sau xử lý được cải thiện rõ rệt.

Cụ thể giá trị trung bình của pH, TSS, COD và T-N trong nước thải đầu ra lần lượt là

6,9; 66,2mg/l; 163mg/l và 77,5mg/l đều đạt quy chuẩn cho phép (theo QCVN62-

MT:2016/BTNMT cột B). Trong suốt quá trình vận hành 3 tháng, không có giá trị nào

vượt quy chuẩn. Hiệu suất xử lý hệ thống đạt từ 54-78%. Hệ thống vận hành ổn định,

các loài TVTS phát triển tốt, không cần bổ sung dinh dưỡng. Đặc biệt, do không sử

dụng năng lượng trong quá trình vận hành nên hệ thống giảm thiểu tối đa chi phí (hầu

như không tốn chi phí trong quá trình vận hành). Điều này là lợi thế để ứng dụng và

nhân rộng công nghệ vì để các chủ trang trại chấp nhận đầu tư công nghệ xử lý nước

thải sau biogas thì chi phí là vấn đề cốt yếu. Sậy và Thủy trúc là những loài thực vật

phổ biến tại Việt Nam có thể dễ dàng thu mua và giá thành rất thấp. Đồng thời, diện

tích xây dựng tận dụng và cải tiến các hạng mục sẵn có tại trang trại. Do vậy, công

nghệ được chủ trang trại dễ dàng chấp nhận đầu tư và vận hành.

Như vậy, sử dụng cây Sậy và Thủy trúc trong xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau

biogas là một giải pháp tiềm năng xét về cả hiệu quả và chi phí xử lý. Hệ thống không

sử dụng năng lượng, không sử dụng hóa chất, thân thiện với môi trường. Đánh giá kết

quả hệ thống xử lý thực tế tại hiện trường, công nghệ hoàn toàn có thể nhân rộng tại

các trang trại chăn nuôi tại Việt Nam.

Để ứng dụng công nghệ sử dụng thực vật trong xử lý ô nhiễm hai yếu tố cần

xem xét là khả năng chống chịu và hiệu quả xử lý các chất ô nhiễm đặc trưng trong

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

môi trường nước thải chăn nuôi lợn sau biogas.

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

1. Kết luận

Đề tài nghiên cứu lựa chọn loài TVTS tối ưu để xử lý nước thải chăn nuôi lợn

sau biogas. Dựa trên kết quả nghiên cứu, một số kết luận được đưa ra dưới đây:

- Cây Sậy (Phragmites australis) có khả năng chống chịu với nước thải có pH + đến 250 mg/l. Hiệu suất xử +; T-N và T-P của Sậy tương ứng là 84,6%; 80,2%; 75,4%; 71,9% từ 5-9, nồng độ COD lên đến 1000 mg/l và nồng độ NH4 lý TSS; COD; NH4

và 55,8%.

- Cây Rau muống (Ipomoea aquatica) có khả năng chống chịu ở điều kiện pH: + nhỏ hơn hoặc bằng 100 mg/l. +; T-N và T-P của Rau muống tương ứng là 81,0%;

5-8, nồng độ COD từ 250-750 mg/l và nồng độ NH4 Hiệu suất xử lý TSS; COD; NH4 62,8%; 63,6%; 53,6% và 61,7%.

nồng độ COD đến 1000 mg/l và nồng độ NH4

- Cây Thủy trúc (Cyperus alternifolius) chống chịu pH trong khoảng từ 5-9, + đến 250 mg/l. Hiệu suất xử lý TSS; +; T-N và T-P của Thủy Trúc tương ứng là 85,9%; 76,8%; 76,8%; 66,8% và

COD; NH4 56,1%.

- Cỏ Nến (Typha orientalis) có khả năng chống chịu ở điều kiện pH từ 5-9, nồng + nhỏ hơn hoặc bằng 250 mg/l. Hiệu suất xử lý +; T-N và T-P của Cỏ Nến tương ứng là 85,4%; 66,5%; 61,5%; 52,0%

độ COD đến 1000 mg/l và nồng độ NH4 TSS; COD; NH4 và 45,9%.

pH từ 5-9, nồng độ COD từ 250-1000 mg/l và nồng độ NH4

- Cỏ Vetiver (Vetiveria zizanioides) có khả năng chống chịu với nước thải có + đến 250 mg/l. Hiệu suất +; T-N và T-P Cỏ Vetiver tương ứng là 86,7%; 73,5%; 66,5%;

xử lý TSS; COD; NH4 61,9% và 51,3%.

- Cây Khoai nước (Colocasia esculenta) chống chịu pH trong khoảng từ 5-8, + đến 250 mg/l. Hiệu suất xử lý TSS; +; T-N và T-P của Khoai nước tương ứng là 84,0%; 64,9%; 58,5%; 46,0%

nồng độ COD đến 1000 mg/l và nồng độ NH4 COD; NH4 và 48,5%.

- Đánh giá kết hợp về khả năng chống chịu và hiệu quả xử lý cho thấy: cây Sậy,

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

Thủy trúc và cỏ Vetiver là phù hợp nhất để ứng dụng trong xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau biogas.

- Kết quả ứng dụng tại mô hình thực tế cho thấy hiệu quả xử lý khả quan. Chất

lượng nước thải sau xử lý đạt quy chuẩn cho phép. Hiệu suất xử lý hệ thống đạt từ 54-

78%. Hệ thống vận hành ổn định, các loài TVTS phát triển tốt, không cần bổ sung dinh

dưỡng và không tốn chi phí vận hành. Công nghệ được đánh giá là công nghệ thân

thiện với môi trường, vận hành hiệu quả và ổn định; chi phí thấp, hoàn toàn có thể ứng

dụng, nhân rộng tại Việt Nam.

2. Kiến nghị

- Nghiên cứu của đề tài xuyên suốt từ các thực nghiệm trong phòng thí nghiệm

cho đến ứng dụng tại mô hình thực tế. Tuy nhiên để có thể ứng dụng phổ biến kết quả

của đề tài cần có thời gian vận hành, theo dõi dài hơi. Thêm vào đó, do đặc thù công

nghệ sử dụng thực vật để xử lý ô nhiễm phụ thuộc khá nhiều vào điều kiện môi trường

ứng dụng nên cần có những đánh giá ứng dụng tại các địa điểm khác nhau.

- Việt Nam có rất nhiều loại cây có khả năng sử dụng để xử lý nước thải nói

chung và nước thải chăn nuôi nói riêng. Nghiên cứu này chỉ đánh giá được 6 loại cây,

chiếm một tỉ lệ rất nhỏ, do đó cần có thêm những nghiên cứu về các loại cây có tiềm

năng khác.

- Cần nhân rộng mô hình tại các trang trại trên cả nước để góp phần giảm thiểu

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

ô nhiễm môi trường do chất thải chăn nuôi.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tài liệu tiếng việt:

1. Đặng Thị An, Bùi Thị Kim Anh, Lê Đức, Đặng Đình Kim, và Trần Văn Tựa (2011),

Xử lý ô nhiễm môi trường bằng thực vật (phytoremediation), Nhà xuất bản Nông

nghiệp, tr. 135 - 174.

2. Bùi Thị Kim Anh (2016), “Thử nghiệm quy trình tích hợp đá vôi và công nghệ đất

ngập nước nhân tạo để xử lý mangan, kẽm và sắt trong nước thải mỏ than”, Tạp chí

Khoa học ĐHQGHN: Các Khoa học Trái đất và Môi trường, 32(1S): 9-14.

3. Bùi Thị Kim Anh, Nguyễn Văn Thành, Nguyễn Hồng Chuyên, Bùi Quốc Lập,

(2019), “Phân tích, đánh giá khả năng ứng dụng của bãi lọc trồng cây nhân tạo để

xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau biogas”, Khoa Học Kỹ Thuật Thủy Lợi Và Môi

Trường, Số 66.

4. Bui Thi Kim Anh, Nguyen Van Thanh, Pham Thuong Giang, Dang Dinh Kim,

(2019), “Study on using reed (Phragmites australis) and water spinach (Ipomoea

aquatica) for piggery wastewater treatment after biogas process by constructed

wetland”, Tạp chí Sinh học, 41(2se1&2se2): 327-335

5. Thái Vân Anh, Lê Thị Cẩm Chi, (2016). Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải sinh

hoạt bằng mô hình đất ngập nước nhân tạo dùng sậy, nến, vetiver, Tạp chí Khoa

học Công nghệ và Thực phẩm, 53-60.

6. Lê Viết Bảo (2014), Nghiên cứu khả năng sinh trưởng, phát triển của một số giống

cây Khoai môn và biện pháp kỹ thuật cho giống có triển vọng tại tỉnh Yên Bái, Luận

văn tiến sĩ nông nghiệp, Thái Nguyên.

7. Trương Thanh Cảnh (2010), Nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi bằng công nghệ sinh

học kết hợp lọc dòng bùn ngược, Đại học Khoa học tự nhiên, Hồ Chí Minh.

8. Nguyễn X. Cường, Nguyễn T. Loan, (2016), “Hiệu quả xử lý nước thải sinh hoạt

của hệ thống đất ngập nước nhân tạo tích hợp”, Tạp chí Khoa học ĐHQGHN, Các

Khoa học Trái đất và Môi trường, 32, 1, 10-17.

9. Lê Thùy Dương (2012), Nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi bằng bãi lọc ngầm

trồng cây tại huyện Yên Phong, tỉnh Bắc Ninh, Luận văn thạc sĩ khoa học Nông

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

nghiệp, Thái Nguyên.

10. Bùi Hữu Đoàn (2011), Quản lý chất thải chăn nuôi, Nhà xuất bản Nông Nghiệp.

11. Hồ Đình Hải, Rau rừng Việt Nam, cây rau bán thủy sinh , cây rau muống

https://sites.google.com/site/raurungvietnam/rau-ban-thuy-sinh/rau-muong

12. Châu Minh Khôi, Nguyễn Văn Chí Dũng và Châu Thị Nhiên, 2012, “Khả năng xử

lý ô nhiễm đạm, lân hữu cơ hòa tan trong nuớc thải ao nuôi cá tra của lục bình

(eichhorina crassipes) và cỏ vetiver (vetiver zizanioides)”, Tạp chí Khoa học, 21b,

151-160

13. Trương Thị Nga và Võ Thị Kim Hằng (2010), “Hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi bằng

cây rau Ngổ (Enydra fluctuans. Lour) và cây Lục bình (Eichhoria crassipes)”, Tạp chí

Khoa học Đất số, 34/2010, http://www.thiennhien.net/2010/11/10/xu-ly-nuocthai-

bang-rau-ngo-va-luc-binh/.

14. Trương Thị Nga, Hồ Liên Huê (2009), “Hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi bằng

sậy (Phragmites spp)”, Tạp chí Khoa học, 1225-32.

15. Vũ Thị Nguyệt (2018), Nghiên cứu ứng dụng thực vật thủy sinh trong xử lý nước

thải chăn nuôi lợn, Luận văn tiến sĩ kỹ thuật môi trường, Hà Nội

16. Vũ Thị Nguyệt, Trần Văn Tựa, Đặng Đình Kim và Bùi Thị Kim Anh (2013), Nghiên

cứu phối hợp sử dụng Bèo tây và Sậy để xử lý COD, nito và photpho trong nước

thải chăn nuôi lợn sau công nghệ Biogas, Viện Công nghệ môi trường.

17. Đặng Xuyến Như, Phạm Hương Sơn, Nguyễn Phú Cường, Dương Hồng Dinh

(2005), “Xử lý nước thải chăn nuôi lợn bằng tháp UASB và máng thực vật thủy

sinh”, Tạp chí Sinh học, 27-32

18. Trần Hiếu Nhuệ, Trần Đức Hại (1985), Xử lý nước thải Hà Nội theo mô hình lắng

và hồ sinh học.

19. Cao Đức Phát, Bùi Bá Bổng và Antoine Pouilieute (2010), Báo cáo Chăn nuôi Việt

Nam và triển vọng 2010, Nhà xuất bản Prise, Việt Nam.

20. Hà Xuân Sơn, Nguyễn Thị Kim Ngân, Lê Đức Mạnh, Đặng Văn Thành, Đỗ Trà

Hương, Hà Xuân Linh (2018), “Nghiên cứu sử dụng cỏ vetiver, cây dương xỉ và cỏ

mần trầu xử lý ô nhiễm kim loại pb trong đất xung quanh khu vực mỏ kẽm chì làng

Hích, huyện Đồng Hỷ, tỉnh Thái Nguyên”, Tạp chí Khoa Học & Công Nghệ

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

185(09): 111 - 116

21. Vũ Thị Phương Thảo (2017), Nghiên cứu thực nghiệm, đánh giá vai trò của một số loài

thực vật thủy sinh và đề xuất giải pháp sinh học nhằm cải thiện chất lượng môi trường

nước sông Nhuệ, Viện Khoa học Khí tượng thủy văn và Biến đổi khí hậu

22. Trung tâm công nghệ thông tin (2011), Xử lý kim loại nặng bằng cây sậy,

http://tnmtvinhphuc.gov.vn/index.php/vi/news/Khoa-hoc-Cong-nghe/Xu-ly-nuoc-

thai-chua-kim-loai-nang-bang-cay-say-2826/.

23. Nguyễn Nghĩa Thìn (1992), Tên cây rừng Việt Nam, Nhà xuất bản nông nghiệp.

24. Tổng cục môi trường, Môi trường nông thôn. Báo cáo môi trường quốc gia 2014,

2014, tr. 34, 1-162.

25. Tổng Cục Thống Kê, Niên Giám thống kê 2019

26. Đào Thị Huyền Trang (2016), Nghiên cứu xử lý nước thải chăn nuôi sau bể biogas

bằng thực vật thủy sinh tại phường Hương Sơn, thành phố Thái Nguyên, Luận văn

thạc sĩ môi trường, đại học Nông Lâm.

27. Trần Văn Tựa (2014), Nghiên cứu và ứng dụng công nghệ tiên tiến phù hợp với

điều kiện Việt Nam để xử lý ô nhiễm môi trường kết hợp với tận dụng chất thải của

các trang trại chăn nuôi lợn, Báo cáo tổng hợp kết quả khoa học công nghệ đề tài,

chương trình KHCN cấp Nhà nước KC08.04, 2014, 1 - 417.

28. Trần Văn Tựa, Nguyễn Trung Kiên, Đỗ Tuấn Anh, Vũ Thị Nguyệt, Hoàng Trung

Kiên, Lê Thị Thu Thuỷ và Đặng Đình Kim (2010), Công nghệ sinh thái sử dụng

thực vật thủy sinh trong xử lý nước phú dưỡng, Hội nghị Khoa học kỷ niệm 35 năm

Viện Khoa học và Công nghệ Việt Nam.

29. Trịnh Quang Tuyên, Nguyễn Quế Côi, Nguyễn Thị Bình, Nguyễn Tiến Thông, Đàm

Tuấn Tú (2010), “Thực trạng ô nhiễm môi trường và xử lý nước thải trong chăn nuôi lợn

trang trại tập trung”, Khoa học và Công nghệ chăn nuôi, số 23, 193-203

30. Viện chăn nuôi, Báo cáo hiện trạng môi trường chăn nuôi ở một số tỉnh, 2006

II. Tài liệu tiếng Anh

31. Anh B.T.K, D.D. Kim, P. Kuschk, T. V. Tua, N.T. Hue and N.N. Minh (2013),

Effect of soil pH on arsenic hyperaccumulation capacity in Pityrogramma

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

calomelanos L.”, Journal of Environmental Biology, 34, 237-242

32. Barrett K. R (1999), Ecological engineering in water resources: The benefits of

collaborating with nature, Water International, Journal of the International Water

Resources Association, 1999, 24:182-188

33. Batty L.C. and Younger P. L. (2004), Growth of Phragmites australis (Cav.) Trin

ex. Steudel in mine water treatment wetlands: effects of metal and nutrient uptake,

Environmental Pollution, 132, 85-93

34. Brix H. (1987), Treatment of wastewater in the Rhizosphere of wetland plants - the

root - zone method, Water Science Technology, 19, 107-118.

35. Bui Thi Kim Anh, Nguyen Van Thanh, Nguyen Minh Phuong, Nguyen Thi Hoang

Ha, Nguyen Hong Yen, Bui Quoc Lap & Dang Dinh Kim (2020), Selection of

Suitable Filter Materials for Horizontal Subsurface Flow Constructed Wetland

Treating Swine Wastewater, Water Air Soil Pollut, 231:88

36. Calheiros C.S.C., Rangel A.O.S.S. and Castro P.M.L (2009), Treatment of

industrial wastewater with two-stage constructed wetlands planted with Typha

latifolia and Phragmites australis, Bioresource Technology, Volume 100, Issue 13,

Pages 3205-3213

37. Chavan B.L. and Dhulap V.P (2013). Developing a Pilot Scale Angular Horizontal

Subsurface Flow Constructed Wetland for Treatment of Sewage through

Phytoremediation with Colocasia esculenta, International Research Journal of

Environment Sciences, Vol. 2(2), 6-14

38. Claudio Leto, Teresa Tuttolomondo, Salvatore La Bella, Raffaele Leone, Mario

Licata (2013). Effects of plant species in a horizontal subsurface flow constructed

wetland - phytoremediation of treated urban wastewater with Cyperus alternifolius

L. and Typha latifolia L. in the West of Sicily (Italy), Ecological Engineering 61,

282-291

39. Davod Hossein Shahi, Hadi Eslami, Mohamad Hasan Ehrampoosh, Asghar

Ebrahimi, Mohamad Taghy Ghaneian, Shirin Ayatollah and Mohamad Reza

Mozayan (2013). Comparing the Efficiency of Cyperus

alternifolius and Phragmites australis in Municipal Wastewater Treatment by

Subsurface Constructed Wetland, Pakistan Journal of Biological Sciences, 16 (8):

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

379-384

40. Delgado M, Guardiola E, Bigeriego M (1995), Organic and inorganic nutrients

removal from pig slurry by water hyacinth, 1995, http://cat.inist.fr.

41. Endut A., Jusoh A., Ali N., Wan Nik W.N.S. & Hassan A. (2009), Effect of flow

rate on water quality parameters and plant growth of water spinach (Ipomoea

aquatica) in an aquaponic recirculating system, Desalination and Water Treatment,

5:1-3, 19-28

42. Erkan Kalipci (2011). Investigation of decontamination effect of Phragmites

australis for Konya domestic wastewater treatment, Journal of Medicinal Plants

Research Vol. 5(29), pp. 6571-6577

43. García-Ávila F., Patiño-Chávez J., Zhinín-Chimbo F., Donoso-Moscoso S., Flores

del Pino L. & Avilés-Añazco A. (2019). Performance of Phragmites Australis and

Cyperus Papyrus in the treatment of municipal wastewater by vertical flow

subsurface constructed wetlands, International Soil and Water Conservation

Research doi: https://doi.org/10.1016/j.iswcr.2019.04.001.

44. González1 F.T el al. (2009) Treatment of swine wastewater with subsurface-flow

constructed wetlands in Yucatán, Mexico: Influence of plant species and contact

time, Water SA, Vol. 35 No. 3, 335-342.

45. Jian Zhang, Qianqian Shi, Chenglu Zhang, Jingtao Xu, Bing Zhai, Bo Zhang

(2008). Adsorption of Neutral Red onto Mn-impregnated activated carbons

prepared from Typha orientalis, Bioresource Technology 99, 8974-8980

46. Jun-jun Chang, Su-qing Wua, Yan-ran Dai, Wei Lianga, Zhen-bin Wu (2012).

Treatment performance of integrated vertical-flow constructed wetland plots for

domestic wastewater, Ecological Engineering 44 (2012) 152-159

47. Kanokporn Boonsong and Monchai Chansiri (2008). Domestic Wastewater

Treatment using Vetiver Grass Cultivated with Floating Platform Technique, AU

J.T. 12(2): 73-80

48. Lee S, Marla C, Maniquiz-Redillas, Choi J, Kim L. H (2014), Nitrogen mass

balance in a constructed wetland treating piggery wastewater effluent, Journal of

Environmental Sciences, 2014.

49. Li-Hua Cui, Ying Ouyang, Yin Chena, Xi-Zhen Zhu, Wen-Ling Zhu (2009).

Removal of total nitrogen by Cyperus alternifolius from wastewaters in simulated

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

vertical-flow constructed wetlands, Ecological Engineering 35, 1271-1274

50. Liu X., Zhang Y., Li X., Chunyan Fu C., Shi T. and Yan P.(2018). Effects of

influent nitrogen loads on nitrogen and COD removal in horizontal subsurface flow

constructed wetlands during different growth periods of Phragmites australis,

Science of The Total Environment, 635, 1360-1366

51. M.H. Hu, Y.S. Ao, X.E. Yang, T.Q. Li (2008). Treating eutrophic water for nutrient

reduction using an aquatic macrophyte (Ipomoea aquatica Forsskal) in a deep flow

technique system, Agricultural water management 95, 607-615

52. Mayes W.M., Batty L.C, Younger P.L. and Mander U. Mander (2008). Wetland

Treatment at Extremes of Ph: A Review, Science of The Total

Environment, 407(13):3944-3957

53. Mini Mathewa, Sr. Claramma Rosary, Mathukutty Sebastianc & Sandra Maria

Cherian (2016). Effectiveness of Vetiver System for the Treatment of Wastewater

from an Institutional Kitchen, Procedia Technology, 203 - 209

54. Natalia Pavlineri, Nikolaos Th.Skoulikidis, Vassilios A.Tsihrintzis (2017).

Constructed Floating Wetlands: A review of research, design, operation and

management aspects, and data meta-analysis, Chemical Engineering Journal, Vol

308, 1120-1132

55. Negisa Darajeh, Azni Idris, Paul Truong, Astimar Abdul Aziz, Rosenani Abu Bakar

and Hasfalina Che Man (2014). Phytoremediation Potential of Vetiver System

Technology for Improving the Quality of Palm Oil Mill Effluent, Advances in

Materials Science and Engineering, Volume 2014, Article ID 683579, 10 pages

56. Ong S.A., Uchiyama, K., Inadama, D., Ishida, Y., Yamagiwa, K. (2010).

Performance evaluation of laboratory scale up-flow constructed wetlands with

different designs and emergent plants, Bioresour. Technol, 101, 7239-7244

57. Poacha, M. E, Hunt P.G, Reddy G.B, Stone K.C, Johnson M.H and Grubbs A

(2004), Swine wastewater treatment by marsh-pond-marsh constructed wetlands

under varying nitrogen loads, Ecological Engineering, 23, 165-175.

58. Romi Seroja, Hefni Efendi, Sigid Hariyadi, (2018) Tofu wastewater treatment using

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

vetiver grass (Vetiveria zizanioides) and zeliac. Applied Water Science 8:2

59. S.W. Chen, C.M. Kao, C.R. Jou, Y.T. Fu, and Y.I. Chang (2008). Use of a

Constructed Wetland for Post-Treatment of Swine Wastewater, Environmental

engineering science, 25, 3. Doi: 10.1089/ees.2007.0004

60. S.Y. Chan, Y.F. Tsang, H. Chua, S.N. Sin, L.H. Cui (2008). Performance study of

vegetated sequencing batch coal slag bed treating domestic wastewater in

suburban area, Bioresource Technology 99, 3774-3781.

61. Saat S. K. Md.(2017). Suitability of Ipomoea aquatica for the treatment of effluent

from palm oil mill, Journal of Built Environment Technology and Engineering, Vol.

2, p. 39-44.

62. Seabloom R.W.et al (2003), Constructed Wetlands, University of Washington, 1-31

63. Sezerino P. H., V. Reginatto, M. A. Santos, K. Kayser, S. Kunst, L. S. Philippi and

H. M. Soares (2003), Nutrient removal from piggery effluent using vertical flow

constructed wetlands in southern Brazil, Water Science & Technology, 48(2):129-

35

64. Stone K.C, Hunt P.G, Szögi A.A, Humenik F.J. and Rice J.M (2002), Constructed

wetland design and performance for swine lagoon wastewater treatment, Trans.

ASAE, 45 (3), 723-730.

65. T. Bindu, M. M. Sumi, E. V. Ramasamy (2010). Decontamination of water polluted

by heavy metals with Taro (Colocasia esculenta) cultured in a hydroponic NFT

system

66. T. Bindu, V.P. Sylas, M. Mahesh, P.S. Rakesh, E.V. Ramasamy (2008). Pollutant

removal from domestic wastewater with Taro (Colocasia esculenta) planted in a

subsurface flow system, Ecological engineering 33 68-82

67. T.Y. Chen, C.M. Kao, T.Y. Yeh b, H.Y. Chien, A.C. Chao (2006). Application of

a constructed wetland for industrial wastewater treatment: A pilot-scale study,

Chemosphere 64, 497-502

68. Tian Ziqiang, Zheng Binghui, Liu Meizhen, Zhang Zhenyu (2009). Phragmites

australis and Typha orientalis in removal of pollutant in Taihu Lake, China, Journal

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

of Environmental Sciences 21, 440-446

69. Viet-Anh Nguyen, Anh Thi Kim Bui, Giang Ngo Hoang (2018). Design of wetland

system for wastewater quality improvement at formosa ha tinh steel company,

Vietnam Journal of Science and Technology 56 (2C),165-171.

70. Vivek Rana & Subodh Kumar Mait (2018). Municipal wastewater treatment

potential and metal accumulation strategies of Colocasia esculenta (L.) Schott and

Typha latifolia L. in a constructed wetland, Environ Monit Assess, 190:328

71. Vymazal J. (2002). The use of sub-surface constructed wetlands for wastewater

treatment in the Czech Republic: 10 years experience. Ecological Engineering, 18,

633-646

72. Vymazal J., Brix H. and Cooper P. F. (1998). Removal Mechanisms and Types of

Constructed Wetlands. Leiden: Backhuys Publishers. Vo1. 35. pp.4143.

73. Vymazal J., Kröpfelová L., Vladislav J. Š. and Štíchová C. J. (2009). Trace

elements in Phragmites australis growing in constructed wetlands for treatment of

municipal wastewater. Ecological Engineering, Vol 35, Issue 2, Pages 303-309

74. Wang Xinjie, Ni Xin, Cheng Qilu, Xu Ligen, Zhao Yuhua, Zhou Qif (2019)

Vetiver and Dictyosphaerium sp. co-culture for the removal of nutrients and

ecological inactivation of pathogens in swine wastewater, Journal of Advanced

Research 20 (2019) 71-78

75. Wu H., Zhang J., Li P., Zhang J., Xie H. and Zhang, B. (2011). Nutrient removal

in constructed microcosm wetlands for treating polluted river water in northern

China. Ecol. Eng. 37, 560-568

76. Xindi L, Luo S, Wu Y and Wang Z (2003), Studies on the Abilities of Vetiveria

zizanioides and Cyperus alternifolius for Pig Farm Wastewater Treatment, Proc.

Số hóa bởi Trung tâm Học liệu và Công nghệ thông tin – ĐHTN http://lrc.tnu.edu.vn

Third International Vetiver Conference, Guangzhou, China.

PHỤ LỤC

Phụ lục 1: Một số hình ảnh trong quá trình thực hiện phân tích mẫu

Hình 2. COD sau khi phá mẫu Hình 1. Mẫu COD

+

Hình 3. Mẫu tổng P Hình 4. Phá mẫu tổng P

Hình 6. Đo hấp thụ quan COD và NH4 Hình 5. Tiến hành phá mẫu COD

PL1

+

+ trước khi đo

Hình 7. Phân tích NH4 Hình 8. NH4

Hình 9. Lọc mẫu để xác định TSS Hình 10. Sấy giấy lọc để xác định TSS

Hình 12. Phá mẫu tổng Nitơ Hình 11. Chưng cất Nitơ

PL2

Hình 14. Cân giấy lọc xác định TSS Hình 13. Phá mẫu COD

Hình 15. Đo pH bằng máy Lab 850 Hình 16. Máy đo quang UV-2450

PL3

Phụ lục 2: Một số hình ảnh thu thập mẫu và bố trí thí nghiệm

Hình 17.Cây sậy Hình 18. Cây Thủy trúc

Hình 19. Cây Khoai nước Hình 20. Cây Cỏ nến

Hình 21. Cỏ Vetiver Hình 22. Rau muống

PL4

Hình 23. Thí nghiệm chống chịu Hình 24. Rễ cây khoai nước

ở Thủy Trúc

Hình 25. Tiến hành thí nghiệm Hình 26. Thí nghiệm đánh giá hiệu suất

của cây sậy

PL5

Phụ lục 3: Mô hình thực tiễn tại Xóm Trại, Xã Tốt Động, Huyện Chương Mỹ,

Hà Nội

Hình 27. Làm bè trồng cây thủy sinh Hình 28. Tiến hành trồng cây ngoài

trang trại

Hình 29. Tiến hành trồng cây tại trang trại ở Chương Mỹ

PL6