Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Chăn nuôi gia súc, đặc biệt là chăn nuôi heo, là hoạt động kinh tế phổ biến tại khu vực nông thôn Việt Nam nhằm cung cấp nguồn protein động vật cho xã hội và nguyên liệu cho ngành công nghiệp chế biến thực phẩm. Tại xã Lương Phong (huyện Hiệp Hòa, tỉnh Bắc Giang), hoạt động chăn nuôi phát triển mạnh với tổng đàn gia súc đạt 9.268 con, gia cầm đạt 78.000 con và trâu bò đạt 2.115 con (số liệu năm 2014). Tuy nhiên, các chuồng trại chăn nuôi trên địa bàn phần lớn nằm xen kẽ trong khu dân cư hoặc ven hệ thống sông Đào và kênh rạch thủy lợi. Hoạt động xả thải trực tiếp hoặc xử lý chưa triệt để nước thải chứa hàm lượng cao các chất hữu cơ, nitơ, phospho, vi sinh vật gây bệnh và các loại khí độc ($NH_3, H_2S, CH_4, CO_2$) đã gây ô nhiễm nghiêm trọng môi trường nước mặt, nước ngầm, đất và không khí xung quanh.

Mặc dù giải pháp xây dựng hầm biogas xử lý kỵ khí đã được triển khai nhằm giảm nồng độ ô nhiễm và thu hồi khí sinh học phục vụ đun nấu, nhưng trên thực tế, chất lượng nước sau hầm biogas vẫn chưa đạt yêu cầu an toàn môi trường khi thải ra nguồn tiếp nhận tự nhiên. Xuất phát từ thực tế đó, đề tài được thực hiện nhằm thử nghiệm mô hình biogas cải tiến có bổ sung ngăn lọc bã mía kết hợp với hồ sinh học thực vật để nâng cao chất lượng nước thải sau xử lý.

Mục tiêu của đề tài gồm hai nội dung chính:

  1. Nghiên cứu hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi heo bằng mô hình biogas có bổ sung một số điểm khác biệt so với mô hình truyền thống (bổ sung ngăn lọc bã mía đầu bể).
  2. Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của hồ sinh học thực vật.

Nhiệm vụ và yêu cầu nghiên cứu được xác định:

  1. Thiết kế và vận hành mô hình thí nghiệm biogas, so sánh hiệu quả xử lý giữa mô hình biogas truyền thống với mô hình biogas cải tiến (có bổ sung bã mía).
  2. Thu thập, tổng hợp các tài liệu, số liệu về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội của xã Lương Phong, huyện Hiệp Hòa, tỉnh Bắc Giang.
  3. Đảm bảo các số liệu quan trắc, phân tích chỉ tiêu môi trường đạt tính chính xác, khách quan và trung thực.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Nước thải phát sinh từ hoạt động chăn nuôi heo; mô hình biogas kỵ khí có bổ sung ngăn lọc bã mía; mô hình hồ sinh học thực vật hiếu khí sử dụng cây lục bình (Eichhornia crassipes) và cây rau muống (Ipomoea aquatica).
  • Phạm vi không gian: Mô hình thí nghiệm đặt tại Thôn Đông, xã Lương Phong, huyện Hiệp Hòa, tỉnh Bắc Giang; công tác phân tích mẫu thực hiện tại Phòng thí nghiệm Khoa Môi trường, Trường Đại học Nông Lâm - Đại học Thái Nguyên.
  • Phạm vi thời gian: Đề tài được triển khai từ tháng 02/2015 đến tháng 05/2015; thời điểm lấy mẫu nước thải chăn nuôi đầu vào tại hố gom là 15h00 ngày 01/04/2015.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp

Chất thải chăn nuôi được phân chia thành chất thải rắn (độ ẩm 50% - 83%), chất thải lỏng (độ ẩm 93% - 98%) và chất thải khí. Nước thải chăn nuôi heo là hỗn hợp bao gồm nước tiểu, phân lỏng hòa tan, nước vệ sinh chuồng trại và thức ăn dư thừa. Trong nước thải, hợp chất hữu cơ chiếm 70% - 80% (bao gồm cellulose, protit, acid amin, chất béo, hydrat cacbon), các chất vô cơ chiếm 20% - 30% (cát, đất, muối khoáng, urê, amoni, clorua, sunfat). Khi xả ra môi trường, quá trình phân hủy hữu cơ làm suy giảm oxy hòa tan, phát sinh khí độc ($NH_3, H_2S, CH_4, CO_2$) và tạo điều kiện cho vi khuẩn gây bệnh phát tán.

Nghiên cứu ứng dụng lý thuyết phân hủy kỵ khí kết hợp cơ chế xử lý sinh học bằng hồ thực vật:

  • Quá trình phân hủy kỵ khí trong hầm biogas trải qua các pha nối tiếp: giai đoạn thủy phân, giai đoạn lên men acid và giai đoạn lên men methane.
  • Bã mía được ứng dụng làm vật liệu lọc sinh học đầu vào; trong bã mía chứa 49% nước, 48% xơ (trong đó cellulose chiếm 45% - 55%) và 2,5% chất hòa tan (đường saccharose), vừa đóng vai trò giá thể giữ cặn vừa bổ sung nguồn cơ chất carbon hỗ trợ vi sinh vật kỵ khí.
  • Hệ thống hồ sinh học thực vật hoạt động dựa trên mối quan hệ cộng sinh giữa vi sinh vật và thực vật thủy sinh: thực vật (lục bình, rau muống) hấp thụ dinh dưỡng khoáng ($N, P$), cung cấp oxy hòa tan từ quá trình quang hợp qua hệ thống rễ và mô khuyết cho vi khuẩn hiếu khí, đồng thời bộ rễ đóng vai trò giá thể bám dính cho màng vi sinh phân giải chất hữu cơ.

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm được thiết lập như sau:

Thông số mô hình Mô hình đối chứng (A1) Mô hình cải tiến (A2 - Lặp 1) Mô hình cải tiến (A3 - Lặp 2) Hồ sinh học thực vật
Vật liệu chế tạo Kính dày 4 mm Kính dày 4 mm Kính dày 4 mm Thùng xốp
Kích thước ($D \times R \times C$) $50 \times 40 \times 40\text{ cm}$ $100 \times 40 \times 40\text{ cm}$ $100 \times 40 \times 40\text{ cm}$ $70 \times 50 \times 50\text{ cm}$
Cấu trúc ngăn 1 ngăn đơn 3 ngăn (Ngăn 1: bã mía $25\text{cm}$; Ngăn 2: kỵ khí $50\text{cm}$; Ngăn 3: chứa $25\text{cm}$) 3 ngăn (Ngăn 1: bã mía $25\text{cm}$; Ngăn 2: kỵ khí $50\text{cm}$; Ngăn 3: chứa $25\text{cm}$) 1 ngăn kết hợp van dẫn nước và van xả
Liên kết dòng chảy Cấp và xả trực tiếp Ống tràn cách đáy bể $0,3\text{ m}$ giữa ngăn 1 và 2; ống dẫn sang hồ thực vật Ống tràn cách đáy bể $0,3\text{ m}$ giữa ngăn 1 và 2; ống dẫn sang hồ thực vật Tiếp nhận nước đầu ra từ ngăn 3 của mô hình A2/A3
Thực vật thủy sinh Không sử dụng Không sử dụng Không sử dụng Cây lục bình và cây rau muống

Phương pháp lấy mẫu và phân tích chỉ tiêu môi trường:

  • Tần suất theo dõi bể biogas: Lấy mẫu tại ngày 0 (đầu vào), ngày 5, ngày 10, ngày 15 và ngày 20.
  • Tần suất theo dõi hồ thực vật: Lấy mẫu nước sau biogas tại ngày 0, ngày 2, ngày 4 và ngày 6.
  • Quy trình phân tích các chỉ tiêu:
    • $pH$: Đo trực tiếp bằng máy đo pH điện cực đã được hiệu chuẩn bằng dung dịch đệm chuẩn $pH = 4$ và $pH = 7$.
    • $COD$: Phân tích bằng phương pháp chuẩn độ pemanganat ($KMnO_4\text{ 0,1 N}$) trong môi trường acid ($H_2SO_4$ đậm đặc), sử dụng chất khử acid oxalic ($H_2C_2O_4\text{ 0,1 N}$), mẫu pha loãng 100 lần, tính theo công thức $X = 8(a - b)$.
    • $BOD$: Xác định thông qua hệ số tương quan thực nghiệm đối với nước thải chăn nuôi: $BOD = COD \times 80%$.
    • Tổng Nitơ ($T\text{-}N$): Vô cơ hóa mẫu bằng hỗn hợp $K_2SO_4$, $CuSO_4$ và $H_2SO_4$ đặc trên bếp đun; chưng cất kiềm hóa bằng dung dịch $NaOH\text{ - }Na_2S_2O_3$, hấp thụ khí $NH_3$ vào dung dịch $H_2SO_4\text{ 0,02 N}$; định lượng amoni bằng thuốc thử Nessler và muối Rochelle ở bước sóng 410 nm trên máy so màu quang phổ; tính toán theo công thức: $TNK = \frac{NH_4(spc) \times V(spc)}{V(m)}$.
    • Tổng Phospho ($T\text{-}P$): Vô cơ hóa mẫu bằng $H_2SO_4$ và $HNO_3$ đặc trên bếp điện đến cắn; trung hòa và chuẩn độ/so màu với $NaOH\text{ 1 N}$ và chỉ thị màu phenolphthalein.
  • Xử lý số liệu: Tổng hợp, xử lý thống kê và vẽ đồ thị diễn biến bằng phần mềm Microsoft Excel.

Nội dung chính theo từng chương

Phần 1: Mở đầu

Tác giả trình bày tính cấp thiết của đề tài xuất phát từ thực trạng ô nhiễm môi trường do chất thải chăn nuôi tại khu vực nông thôn, đặc biệt là tại xã Lương Phong, huyện Hiệp Hòa, tỉnh Bắc Giang. Chương này xác định rõ mục tiêu kép: nâng cao hiệu quả xử lý kỵ khí của hầm biogas bằng cách bổ sung ngăn lọc bã mía và hoàn thiện chất lượng nước thải đầu ra bằng hệ thống hồ thực vật thủy sinh. Tác giả nêu bật ý nghĩa thực tiễn của đề tài trong việc hướng tới quy trình xử lý nước thải chăn nuôi đơn giản, chi phí vận hành thấp, dễ áp dụng tại hộ gia đình nông thôn và nâng cao nhận thức bảo vệ môi trường cho cộng đồng.

Phần 2: Tổng quan tài liệu

Chương này tổng hợp cơ sở lý thuyết toàn diện về chất thải chăn nuôi, bao gồm định nghĩa, nguồn gốc phát sinh, tải lượng chất thải của gia súc theo khối lượng cơ thể (bảng định mức lượng phân và nước tiểu của trâu, bò, ngựa, heo, dê) và thành phần hóa học phân heo giai đoạn 70 - 100 kg. Tác giả phân tích tác động tiêu cực của nước thải và các loại khí chuồng nuôi ($CH_4, CO_2, H_2S, NH_3$, bụi) tới sức khỏe con người, đất và nguồn nước. Nội dung tiếp theo tổng quan về công nghệ hồ sinh học (hồ hiếu khí, hồ kỵ khí, hồ tùy nghi, hồ xử lý cấp ba theo phân loại của Lương Đức Phẩm, 2003), quan hệ cộng sinh giữa vi sinh vật và giới thủy sinh. Cuối chương là các thông tin chuyên sâu về đặc tính vật liệu bã mía, cấu tạo thực vật và giá trị dinh dưỡng của cây lục bình (Eichhornia crassipes) và cây rau muống (Ipomoea aquatica).

Phần 3: Đối tượng, nội dung và phương pháp nghiên cứu

Tác giả mô tả chi tiết đối tượng nghiên cứu là nước thải chăn nuôi heo tại địa phương; phạm vi, địa điểm đặt mô hình tại Thôn Đông (xã Lương Phong) và thời gian thực hiện (02/2015 - 05/2015). Chương này thiết lập chi tiết thông số kỹ thuật của 3 mô hình bể biogas bằng kính (A1: đối chứng truyền thống; A2 và A3: cải tiến 3 ngăn có bổ sung bã mía) và mô hình hồ thực vật bằng thùng xốp. Quy trình vận hành, lấy mẫu nước thải ngày 01/04/2015 cùng toàn bộ quy trình pha chế hóa chất, thao tác phân tích 5 chỉ tiêu ($pH, COD, BOD, T\text{-}N, T\text{-}P$) và công thức toán học tính toán nồng độ được trình bày cụ thể.

Phần 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Chương này mở đầu bằng việc trình bày chi tiết điều kiện tự nhiên (vị trí địa lý, địa hình đồi núi thấp dốc $1^\circ - 7^\circ$, khí hậu nhiệt đới gió mùa nhiệt độ trung bình $23,4^\circ\text{C}$, lượng mưa $1.518,4\text{ mm}$, mạng lưới sông Đào), cơ cấu sử dụng đất ($1.263,92\text{ ha}$ diện tích tự nhiên, đất nông nghiệp chiếm 61,47%) và tình hình kinh tế - xã hội xã Lương Phong năm 2014. Tiếp đó, tác giả phân tích số liệu thực nghiệm qua 20 ngày vận hành mô hình biogas: thông số đầu vào, diễn biến các chỉ tiêu $pH, COD, BOD, T\text{-}N, T\text{-}P$ qua từng mốc 5 ngày, so sánh hiệu quả xử lý giữa A1 với A2 và A3. Cuối cùng, tác giả trình bày và thảo luận kết quả làm sạch bổ sung của hồ sinh học thực vật qua 6 ngày lưu nước đối với dòng thải sau bể A2.

Phần 5: Kết luận và đề nghị

Tác giả tổng kết các kết quả định lượng đạt được của đề tài, khẳng định mô hình biogas cải tiến có ngăn lọc bã mía kết hợp hồ thực vật vượt trội hơn hẳn mô hình truyền thống về hiệu quả loại bỏ các chất ô nhiễm hữu cơ và dinh dưỡng. Trên cơ sở đó, tác giả đưa ra các đề nghị ứng dụng công nghệ xử lý sinh học kết hợp này vào thực tế chăn nuôi hộ gia đình và trang trại quy mô vừa và nhỏ tại địa bàn nông thôn.

Kết quả và đóng góp

Nghiên cứu đã thu thập và phân tích đầy đủ bộ số liệu thực nghiệm từ nước thải đầu vào đến quá trình biến thiên nồng độ chất ô nhiễm qua các giai đoạn xử lý. Các thông số đầu vào của nước thải chăn nuôi heo thu thập ngày 01/04/2015 gồm: $pH = 7,3$; $COD = 313,3\text{ mg/L}$; $BOD = 250,64\text{ mg/L}$; $T\text{-}N = 166,7\text{ mg/L}$; $T\text{-}P = 38,2\text{ mg/L}$.

Kết quả theo dõi và hiệu quả xử lý sau 20 ngày tại 3 mô hình biogas thí nghiệm được tổng hợp trong bảng dưới đây:

Chỉ tiêu theo dõi Ngày 0 Mô hình A1 (Ngày 20) Hiệu suất A1 (%) Mô hình A2 (Ngày 20) Hiệu suất A2 (%) Mô hình A3 (Ngày 20) Hiệu suất A3 (%)
pH 7,3 8,0 - 8,0 - 8,2 -
COD (mg/L) 313,3 265,0 15,4% 198,9 36,5% 187,0 40,3%
BOD (mg/L) 250,64 212,00 15,4% 159,12 36,5% 149,60 40,3%
T-N (mg/L) 166,7 101,3 39,2% 81,2 51,2% 90,6 45,6%
T-P (mg/L) 38,2 28,2 26,4% 28,5 25,3% 26,8 29,8%

Diễn biến chi tiết của các thông số trong quá trình kỵ khí:

  • $pH$: Tại ngày thứ 5, pH ở mô hình A2 và A3 giảm xuống mức acid ($6,8 - 6,87$) do quá trình thủy phân và lên men acid diễn ra mạnh mẽ; sau đó môi trường chuyển dần sang kiềm tính và đạt $8,0 - 8,2$ vào ngày 20 khi chuyển sang giai đoạn lên men methane. Giá trị pH trung bình của cả 3 mô hình duy trì ở mức tương đương nhau ($A1: 7,58$; $A2: 7,62$; $A3: 7,57$).
  • $COD$ và $BOD$: Ở mô hình A2 và A3, nồng độ giảm không đều trong 10-15 ngày đầu do 2,5% hàm lượng đường tan từ bã mía tiết ra nước thải và hệ vi sinh vật kỵ khí cần thời gian thích nghi, nhưng sau 20 ngày hiệu quả xử lý đạt $36,5% - 40,3%$, cao hơn gấp 2,3 - 2,6 lần so với mô hình A1 ($15,4%$).
  • $T\text{-}N$: Trong 5 - 10 ngày đầu, nồng độ $T\text{-}N$ tăng mạnh ở cả 3 thí nghiệm (A1 đạt đỉnh $208,7\text{ mg/L}$ ở ngày 10; A2 đạt $225,6\text{ mg/L}$ và A3 đạt $330,2\text{ mg/L}$ ở ngày 5) do sự giải phóng nitơ từ bã mía và quá trình khoáng hóa chất hữu cơ. Sau đó, vi sinh vật tiêu thụ và chuyển hóa nitơ làm nồng độ giảm sâu, đưa hiệu suất xử lý ở mô hình cải tiến đạt $45,6% - 51,2%$, cao hơn mô hình truyền thống ($39,2%$).
  • $T\text{-}P$: Hiệu suất loại bỏ dao động từ $25,3%$ đến $29,8%$ ở các mô hình, quá trình giảm diễn ra chậm do tốc độ tiêu thụ phospho của vi sinh vật kỵ khí diễn ra từ từ.

Kết quả xử lý bổ sung của hệ thống hồ sinh học thực vật đối với nước thải sau mô hình biogas A2 qua 6 ngày lưu nước:

Chỉ tiêu theo dõi Ngày 0 (Nước sau biogas A2) Ngày 2 Ngày 4 Ngày 6 Mức giảm tuyệt đối
pH 8,0 7,8 7,5 7,6 Giảm 0,4 đơn vị
COD (mg/L) 198,9 205,6 185,6 177,6 Giảm 21,3 mg/L
BOD (mg/L) 159,12 164,48 148,48 142,08 Giảm 17,04 mg/L
T-N (mg/L) 81,2 92,7 85,3 76,2 Giảm 5,0 mg/L
T-P (mg/L) 28,5 29,9 27,6 25,3 Giảm 3,2 mg/L

Đóng góp của đề tài:

  • Chứng minh tính khả thi và hiệu quả vượt trội của giải pháp bổ sung ngăn lọc bã mía ở đầu bể biogas: tăng hiệu suất khử chất hữu cơ ($COD/BOD$) thêm $21,1% - 24,9%$ và tăng hiệu suất khử $T\text{-}N$ thêm $6,4% - 12,0%$ so với hầm biogas truyền thống.
  • Xác lập chuỗi công nghệ kết hợp sinh học chi phí thấp (Lọc bã mía $\rightarrow$ Phân hủy kỵ khí Biogas $\rightarrow$ Hồ thực vật lục bình và rau muống), tận dụng nguồn phế phụ phẩm nông nghiệp sẵn có, không tiêu tốn năng lượng vận hành, phù hợp áp dụng tại các vùng nông thôn.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

Khóa luận chỉ ra một số đặc điểm gắn liền với phạm vi nghiên cứu thực nghiệm:

  • Nghiên cứu được thực hiện trên mô hình quy mô phòng thí nghiệm (bể kính thể tích nhỏ và thùng xốp) với nguồn nước thải lấy tại một thời điểm (01/04/2015) ở một hộ chăn nuôi tại Thôn Đông, xã Lương Phong; chưa đánh giá biến động chất lượng nước thải theo mùa và theo các chế độ cho ăn khác nhau.
  • Thời gian theo dõi thực nghiệm dừng ở mức 20 ngày đối với bể biogas và 6 ngày đối với hồ sinh học thực vật; chỉ tiêu $BOD$ được tính toán quy đổi gián tiếp từ $COD$ theo công số thực nghiệm ($BOD = 80% COD$) mà chưa đo trực tiếp bằng phương pháp ủ chai $BOD_5$.
  • Hướng mở rộng nghiên cứu: Cần tiếp tục thử nghiệm mô hình ở quy mô thực địa (trang trại thực tế); theo dõi chu kỳ vận hành dài ngày để đánh giá tuổi thọ, tần suất thay thế lớp bã mía lọc nhằm tránh hiện tượng bão hòa hoặc phân hủy ngược chất hữu cơ; đồng thời nghiên cứu khả năng thu hồi sinh khối thực vật thủy sinh (lục bình, rau muống) sau xử lý làm thức ăn gia súc hoặc phân bón hữu cơ.

Giá trị tham khảo

Tài liệu là nguồn tham khảo hữu ích cho:

  • Sinh viên, học viên chuyên ngành Khoa học Môi trường, Kỹ thuật Môi trường, Quản lý Môi trường và Chăn nuôi Thú y đang thực hiện đồ án, khóa luận về xử lý nước thải chăn nuôi và công nghệ sinh học môi trường.
  • Cán bộ quản lý môi trường cấp cơ sở, cán bộ khuyến nông tại các địa phương trong việc định hướng, tư vấn giải pháp xử lý chất thải chăn nuôi quy mô nông hộ và trang trại nhỏ.
  • Các nội dung có giá trị tham khảo chuyên sâu gồm:
    • Bản thiết kế kích thước và bố trí dòng chảy ngăn lọc bã mía kết hợp kỵ khí 3 ngăn.
    • Quy trình chi tiết pha chế hóa chất và thao tác phân tích các chỉ tiêu $COD$ (chuẩn độ $KMnO_4$), $T\text{-}N$ (chưng cất Kjeldahl - Nessler) và $T\text{-}P$.
    • Bộ dữ liệu cơ sở về điều kiện tự nhiên, địa hình, khí hậu, cơ cấu sử dụng đất và hiện trạng chăn nuôi gia súc, gia cầm tại xã Lương Phong (huyện Hiệp Hòa, tỉnh Bắc Giang).

Câu hỏi thường gặp

1. Mô hình biogas cải tiến trong nghiên cứu có cấu tạo các ngăn và kích thước cụ thể như thế nào?
Mô hình biogas cải tiến (A2 và A3) được làm bằng kính dày 4 mm với kích thước tổng thể $D \times R \times C = 1\text{ m} \times 0,4\text{ m} \times 0,4\text{ m}$, chia làm 3 ngăn:

  • Ngăn 1 ($25\text{ cm} \times 40\text{ cm} \times 40\text{ cm}$): Tiếp nhận nước thải đầu vào và chứa bã mía làm lớp lọc sinh học.
  • Ngăn 2 ($50\text{ cm} \times 40\text{ cm} \times 40\text{ cm}$): Diễn ra quá trình phân hủy kỵ khí chính, tiếp nhận nước từ ngăn 1 qua ống tràn đặt cách đáy bể $0,3\text{ m}$.
  • Ngăn 3 ($25\text{ cm} \times 40\text{ cm} \times 40\text{ cm}$): Lắng và chứa nước sau phân hủy kỵ khí trước khi dẫn qua hồ thực vật.

2. Tại sao giá trị pH trong các mô hình biogas cải tiến A2 và A3 lại giảm xuống dưới 7,0 vào ngày thứ 5 trước khi tăng trở lại?
Vào ngày thứ 5 của thí nghiệm, pH ở mô hình A2 giảm xuống 6,8 và A3 giảm xuống 6,87 do quá trình phân hủy kỵ khí đang ở giai đoạn đầu (giai đoạn thủy phân và lên men acid). Các chất hữu cơ phức tạp bị vi khuẩn chuyển hóa thành các acid hữu cơ đơn giản làm môi trường có tính acid. Sau đó, quá trình chuyển dần sang giai đoạn lên men methane, các acid hữu cơ bị tiêu thụ để tạo thành khí $CH_4$ và $CO_2$, khiến môi trường chuyển dần sang kiềm tính (đạt $pH = 8,0 - 8,2$ vào ngày thứ 20).

3. Vì sao nồng độ Tổng Nitơ ($T\text{-}N$) lại tăng mạnh trong 5 - 10 ngày đầu ở các mô hình thí nghiệm trước khi giảm sâu?
Trong giai đoạn đầu (ngày 5 ở A2, A3 và ngày 10 ở A1), $T\text{-}N$ tăng mạnh (A3 đạt đỉnh $330,2\text{ mg/L}$, A2 đạt $225,6\text{ mg/L}$, A1 đạt $208,7\text{ mg/L}$) do hai nguyên nhân: một lượng đạm/chất hữu cơ hòa tan từ lớp bã mía tiết vào nước thải và quá trình thủy phân các hợp chất hữu cơ chứa nitơ (protit, acid amin) giải phóng amoni vào dung dịch. Khi hệ vi sinh vật thích nghi, quá trình đồng hóa và khử nitơ diễn ra mạnh mẽ làm nồng độ $T\text{-}N$ giảm dần về $81,2 - 90,6\text{ mg/L}$ vào ngày thứ 20.

4. Mô hình hồ sinh học thực vật sử dụng loài cây nào và mang lại hiệu quả xử lý tiếp nối ra sao?
Hồ thực vật có kích thước $70 \times 50 \times 50\text{ cm}$ (chế tạo bằng thùng xốp), sử dụng hai loài thực vật thủy sinh là cây lục bình (Eichhornia crassipes) và cây rau muống (Ipomoea aquatica). Khi cho nước thải sau biogas A2 lưu trong hồ 6 ngày, hệ thực vật tiếp tục làm giảm $COD$ từ $198,9\text{ mg/L}$ xuống $177,6\text{ mg/L}$, $BOD$ từ $159,12\text{ mg/L}$ xuống $142,08\text{ mg/L}$, $T\text{-}N$ từ $81,2\text{ mg/L}$ xuống $76,2\text{ mg/L}$ và $T\text{-}P$ từ $28,5\text{ mg/L}$ xuống $25,3\text{ mg/L}$.

5. Chỉ tiêu BOD được xác định bằng phương pháp nào trong khóa luận?
Trong khóa luận, chỉ tiêu $BOD$ không đo trực tiếp bằng phương pháp ủ 5 ngày ($BOD_5$) mà được tính toán quy đổi gián tiếp từ giá trị $COD$ thông qua công thức thực nghiệm chuyên biệt cho nước thải chăn nuôi: $BOD\text{ (mg/L)} = COD \times 80%$.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Nguyễn Văn Phong đã hoàn thành việc nghiên cứu thực nghiệm mô hình biogas cải tiến có bổ sung ngăn lọc bã mía kết hợp hồ sinh học thực vật (lục bình và rau muống) trong xử lý nước thải chăn nuôi heo tại xã Lương Phong, huyện Hiệp Hòa, tỉnh Bắc Giang. Kết quả thực nghiệm khẳng định việc bổ sung ngăn lọc bã mía giúp nâng cao rõ rệt hiệu suất xử lý $COD$ và $BOD$ lên $36,5% - 40,3%$ (so với $15,4%$ của mô hình truyền thống) và $T\text{-}N$ lên $45,6% - 51,2%$ (so với $39,2%$ của mô hình truyền thống), đồng thời hệ thống hồ thực vật tiếp tục làm sạch sâu các chỉ tiêu ô nhiễm sau 6 ngày lưu nước. Đây là công trình thực nghiệm có giá trị thực tiễn cao, đề xuất giải pháp công nghệ sinh học đơn giản, chi phí thấp, tận dụng phế phẩm nông nghiệp, đáp ứng tốt yêu cầu bảo vệ môi trường nông thôn.