Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Chăn nuôi gia súc, đặc biệt là chăn nuôi heo, là hoạt động sản xuất phổ biến tại các vùng nông thôn Việt Nam, đóng vai trò cung cấp nguồn protein động vật cho xã hội và nguyên liệu cho ngành công nghiệp chế biến. Tuy nhiên, tập quán chăn nuôi truyền thống với các chuồng trại nằm xen kẽ trong khu dân cư hoặc ven sông ngòi đã và đang gây ra sức ép lớn đối với môi trường sinh thái. Nước thải chăn nuôi chưa qua xử lý hoặc xử lý chưa đạt chuẩn khi xả thải trực tiếp vào kênh rạch, sông hồ làm suy thoái chất lượng nước mặt, gây cạn kiệt oxy hòa tan, đe dọa nguồn nước ngầm và phát sinh mùi hôi thối ảnh hưởng tiêu cực đến sức khỏe cộng đồng.
Mặc dù mô hình hầm ủ biogas đã được triển khai rộng rãi nhằm giảm tải lượng chất ô nhiễm hữu cơ và thu hồi khí sinh học phục vụ sinh hoạt, nhưng trong thực tế vận hành, chất lượng nước sau hầm biogas truyền thống thường vẫn chứa hàm lượng chất hữu cơ (COD, BOD) và chất dinh dưỡng (Nitơ, Phospho) cao, chưa đạt quy chuẩn xả thải an toàn ra môi trường tiếp nhận.
Xuất phát từ thực trạng trên, tác giả Nguyễn Văn Phong đã thực hiện đề tài "Nghiên cứu nâng cao hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi bằng mô hình biogas và kết hợp với hồ thực vật tại địa bàn xã Lương Phong, Huyện Hiệp Hòa, Tỉnh Bắc Giang" trong khuôn khổ khóa luận tốt nghiệp ngành Khoa học Môi trường tại Trường Đại học Nông Lâm – Đại học Thái Nguyên (năm 2015).
Mục tiêu của đề tài:
- Nghiên cứu hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi heo bằng mô hình biogas có bổ sung ngăn lọc bã mía ở đầu bể so với mô hình biogas truyền thống.
- Nghiên cứu khả năng làm sạch bổ sung nước thải sau biogas bằng hệ thống hồ sinh học thực vật thủy sinh.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:
- Đối tượng nghiên cứu: Nước thải chăn nuôi heo; mô hình biogas kỵ khí cải tiến bổ sung vật liệu lọc bã mía; mô hình hồ sinh học hiếu khí sử dụng thực vật thủy sinh gồm lục bình (Eichhornia crassipes) và rau muống (Ipomoea aquatica).
- Phạm vi không gian: Nghiên cứu thực nghiệm được tiến hành với nguồn nước thải thu thập tại hố gom của hộ chăn nuôi tại Thôn Đông, xã Lương Phong, huyện Hiệp Hòa, tỉnh Bắc Giang; phân tích mẫu tại Phòng thí nghiệm Khoa Môi trường – Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên.
- Phạm vi thời gian: Quá trình nghiên cứu và theo dõi thực nghiệm được triển khai từ tháng 02/2015 đến tháng 05/2015 (thời điểm lấy mẫu nước thải phục vụ vận hành mô hình vào ngày 01/04/2015).
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Khung lý thuyết và khái niệm sử dụng
Nghiên cứu được xây dựng trên cơ sở lý thuyết về động học phân hủy kỵ khí chất thải hữu cơ và cơ chế tự làm sạch sinh học trong hồ thực vật thủy sinh:
- Tính chất chất thải chăn nuôi: Chất thải rắn có độ ẩm 50% - 83%; chất thải lỏng (nước thải) có độ ẩm 93% - 98%, trong đó chất hữu cơ chiếm 70% - 80% (gồm cellulose, protid, acid amin, chất béo, hydrat carbon) và chất vô cơ chiếm 20% - 30% (muối khoáng, ure, ammonium, phosphat). Phân heo từ đàn 70 - 100 kg chứa 213 - 342 g/kg vật liệu khô, 7,99 - 9,32 g/kg Nitơ tổng, và giá trị pH dao động từ 6,47 - 6,95.
- Cơ chế phân hủy kỵ khí: Diễn ra qua các giai đoạn thủy phân các hợp chất hữu cơ phức tạp thành chất đơn giản, giai đoạn lên men acid sinh ra các acid béo dễ bay hơi làm giảm pH ban đầu, và giai đoạn lên men methane chuyển hóa acid hữu cơ thành $CH_4$ và $CO_2$, đưa môi trường về trạng thái kiềm nhẹ.
- Cơ chế xử lý bằng hồ thực vật thủy sinh: Sự cộng sinh giữa thực vật thủy sinh và vi sinh vật bám dính ở rễ/thân. Thực vật cung cấp oxy cho vi khuẩn hiếu khí thông qua quang hợp và bộ rễ, hấp thụ chất dinh dưỡng ($N, P$), đồng thời hệ thống rễ đóng vai trò giá thể lọc giữ cặn lơ lửng.
- Đặc tính thực vật và vật liệu bổ sung:
- Bã mía: Phụ phẩm chứa khoảng 48% xơ (trong đó 45% - 55% là cellulose) và 2,5% đường hòa tan (saccharose), được tận dụng làm giá thể sinh học và nguồn carbon bổ sung.
- Lục bình (Eichhornia crassipes): Cây thủy sinh trôi nổi, bộ rễ chùm chiếm 20% - 50% sinh khối, có khả năng tích lũy dinh dưỡng và hấp thu chất ô nhiễm.
- Rau muống (Ipomoea aquatica): Thực vật sinh trưởng nhanh, thích nghi dải pH 6,3 - 7,3, hỗ trợ khử khoáng và chuyển hóa dinh dưỡng trong nước thải.
Phương pháp nghiên cứu thực tế
Tác giả đã áp dụng tổ hợp các phương pháp nghiên cứu thực nghiệm và phân tích định lượng:
- Phương pháp thu thập số liệu: Tổng hợp tài liệu thứ cấp về điều kiện tự nhiên, kinh tế - xã hội tại UBND xã Lương Phong (Báo cáo kinh tế - xã hội năm 2014); tổng quan các công trình xử lý nước thải sinh học liên quan.
- Phương pháp mô hình hóa và vận hành thực nghiệm:
- Mô hình biogas đối chứng (A1): Bể kính dày 4 mm, kích thước $D \times R \times C = 50 \text{ cm} \times 40 \text{ cm} \times 40 \text{ cm}$, vận hành theo cơ chế biogas truyền thống 1 ngăn.
- Mô hình biogas cải tiến (A2 và A3 - hai lần nhắc lại): Bể kính dày 4 mm, kích thước $D \times R \times C = 100 \text{ cm} \times 40 \text{ cm} \times 40 \text{ cm}$, chia 3 ngăn liên hoàn:
- Ngăn 1 ($25 \times 40 \times 40 \text{ cm}$): Tiếp nhận nước thải đầu vào và chứa lớp đệm bã mía lọc cơ học/sinh học.
- Ngăn 2 ($50 \times 40 \times 40 \text{ cm}$): Ngăn kỵ khí chính, tiếp nhận dòng chảy qua ống tràn cách đáy mô hình 0,3 m.
- Ngăn 3 ($25 \times 40 \times 40 \text{ cm}$): Ngăn lắng và thu nước sau kỵ khí, có ống dẫn sang hồ thực vật.
- Mô hình hồ thực vật: Thùng xốp kích thước $D \times R \times C = 70 \text{ cm} \times 50 \text{ cm} \times 50 \text{ cm}$, thả phối hợp lục bình và rau muống, gắn van tiếp nhận từ bể biogas và van xả đầu ra.
- Chế độ lấy mẫu: Bể biogas theo dõi trong 20 ngày (lấy mẫu tại ngày 0, 5, 10, 15, 20); hồ thực vật theo dõi nước thải sau biogas A2 qua các mốc thời gian lưu 0, 2, 4, 6 ngày.
- Phương pháp phân tích phòng thí nghiệm:
- pH: Đo trực tiếp bằng máy đo pH điện cực, chuẩn hóa bằng dung dịch đệm pH 4,0 và pH 7,0.
- COD: Phương pháp oxy hóa bằng $KMnO_4$ 0,1N trong môi trường acid $H_2SO_4$ đậm đặc đun sôi 10 phút, khử bằng acid oxalic 0,1N dư và chuẩn độ ngược bằng $KMnO_4$ 0,1N (mẫu pha loãng 100 lần), tính theo công thức $X = 8(a - b)$.
- BOD: Xác định gián tiếp dựa trên tương quan thực nghiệm: $\text{BOD} = \text{COD} \times 80%$.
- Tổng Nitơ (T-N): Vô cơ hóa mẫu bằng $K_2SO_4$, $CuSO_4$ và $H_2SO_4$ đặc ở nhiệt độ sôi; chưng cất kiềm hóa bằng hỗn hợp $NaOH - Na_2S_2O_3$ thu amoni vào dung dịch $H_2SO_4$ 0,02N; so màu quang phổ với thuốc thử Nessler và muối Rochelle ở bước sóng 410 nm.
- Tổng Phospho (T-P): Phân hủy mẫu bằng hỗn hợp $H_2SO_4$ và $HNO_3$ đặc đun cạn còn 1 - 2 ml, định mức và chuẩn độ bằng dung dịch $NaOH$ 1N với chỉ thị phenolphthalein.
- Phương pháp xử lý số liệu: Thống kê và biểu diễn tương quan biến thiên bằng phần mềm Microsoft Excel.
Nội dung chính theo từng chương
Phần 1: Mở đầu
Tác giả làm rõ tính cấp thiết của việc kiểm soát ô nhiễm môi trường do chất thải chăn nuôi tại khu vực nông thôn, phân tích hạn chế của mô hình hầm biogas truyền thống khi nước thải sau xử lý vẫn có nồng độ chất ô nhiễm cao. Từ đó, tác giả xác định mục tiêu nghiên cứu nhằm nâng cao hiệu suất xử lý qua việc bổ sung ngăn lọc bã mía vào mô hình biogas và kết hợp xử lý bậc hai bằng hồ sinh học thực vật; đồng thời nêu rõ ý nghĩa khoa học và thực tiễn của giải pháp công nghệ chi phí thấp này.
Phần 2: Tổng quan tài liệu
Chương này hệ thống hóa các cơ sở khoa học về chất thải chăn nuôi, bao gồm định nghĩa, nguồn gốc phát sinh và thành phần hóa học của phân, nước tiểu, xác động vật, thức ăn thừa. Phân tích tác động tiêu cực của nước thải chăn nuôi tới môi trường nước mặt, nước ngầm, đất và phát thải khí nhà kính ($CH_4, CO_2, H_2S, NH_3$).
Đồng thời, chương tổng quan phân loại các dạng hồ sinh học (hồ xử lý chậm, hồ xử lý cao tốc, hồ cấp ba, hồ kỵ khí, hồ kỵ khí kết hợp hiếu khí), vai trò phân hủy sinh học của các chi vi khuẩn (Pseudomonas, Bacillus, Flavobacterium, Achromobacter) và cơ chế khử nitrat (Pseudomonas denitrificans, Bacillus licheniformis). Tác giả cung cấp dữ liệu chi tiết về thành phần sinh hóa của bã mía, đặc điểm sinh học và thành phần 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
Trình bày chi tiết về đối tượng nghiên cứu (nước thải chăn nuôi heo tại thôn Đông, xã Lương Phong), địa điểm và thời gian thực hiện (tháng 02/2015 – 05/2015). Mô tả bản vẽ cấu tạo, kích thước vật lý của mô hình đối chứng A1 ($50 \times 40 \times 40 \text{ cm}$) và hai mô hình cải tiến nhắc lại A2, A3 ($100 \times 40 \times 40 \text{ cm}$ gồm 3 ngăn), cùng mô hình hồ thực vật ($70 \times 50 \times 50 \text{ cm}$).
Quy trình vận hành được xây dựng cụ thể từ khâu lấy mẫu nước thải ban đầu (15h ngày 01/04/2015, trời nắng, mẫu màu xám, có mùi hôi) đến các bước chuẩn bị hóa chất, thao tác phân tích 5 chỉ tiêu hóa lý (pH, COD, BOD, T-N, T-P) theo quy trình phòng thí nghiệm tiêu chuẩn.
Phần 4: Kết quả nghiên cứu và thảo luận
Nội dung chương 4 tập trung vào hai nhóm kết quả chính:
- Đặc điểm tự nhiên, kinh tế - xã hội xã Lương Phong: Tổng diện tích tự nhiên đạt 1.263,92 ha (đất nông nghiệp chiếm 61,47% với 776,92 ha; đất phi nông nghiệp 21,28%; đất dân cư 17,19%). Năm 2014, đàn lợn thịt siêu nạc đạt 9.268 con, gia cầm 78.000 con, trâu bò 2.115 con; tổng sản lượng lương thực 7.109 tấn.
- Đánh giá thực nghiệm hiệu quả xử lý: So sánh động thái suy giảm chất ô nhiễm giữa mô hình truyền thống A1 và hai mô hình cải tiến A2, A3 qua 20 ngày vận hành, cùng hiệu quả làm sạch tiếp theo trong hồ thực vật qua 6 ngày lưu nước.
Phần 5: Kết luận và đề nghị
Đưa ra các kết luận định lượng về mức độ giảm thiểu các chỉ số ô nhiễm của hệ thống xử lý cải tiến so với hệ thống truyền thống; đề xuất khả năng ứng dụng thực tiễn của mô hình biogas 3 ngăn có bã mía kết hợp hồ thực vật tại các hộ gia đình chăn nuôi nông thôn.
Kết quả và đóng góp
Kết quả định lượng của nghiên cứu
Các thông số ô nhiễm của nước thải chăn nuôi heo đầu vào trước khi đưa vào mô hình thí nghiệm được xác định như sau: pH đạt 7,3; COD đạt 313,3 mg/l; BOD đạt 250,64 mg/l; Tổng Nitơ (T-N) đạt 166,7 mg/l; Tổng Phospho (T-P) đạt 38,2 mg/l.
Bảng 1: So sánh diễn biến các thông số ô nhiễm trong mô hình biogas sau 20 ngày
| Chỉ tiêu theo dõi |
Thí nghiệm |
Ngày 0 |
Ngày 5 |
Ngày 10 |
Ngày 15 |
Ngày 20 |
Hiệu suất xử lý (%) |
| pH |
A1 (Truyền thống) |
7,30 |
7,13 |
7,60 |
7,90 |
8,00 |
- |
|
A2 (Cải tiến - lần 1) |
7,30 |
6,80 |
7,80 |
8,20 |
8,00 |
- |
|
A3 (Cải tiến - lần 2) |
7,30 |
6,87 |
7,50 |
8,00 |
8,20 |
- |
| COD (mg/l) |
A1 (Truyền thống) |
313,30 |
309,00 |
297,60 |
276,00 |
265,00 |
15,4% |
|
A2 (Cải tiến - lần 1) |
313,30 |
286,00 |
249,60 |
265,60 |
198,90 |
36,5% |
|
A3 (Cải tiến - lần 2) |
313,30 |
296,00 |
261,00 |
274,00 |
187,00 |
40,3% |
| BOD (mg/l) |
A1 (Truyền thống) |
250,64 |
247,20 |
238,08 |
220,80 |
212,00 |
15,4% |
|
A2 (Cải tiến - lần 1) |
250,64 |
228,80 |
199,68 |
212,48 |
159,12 |
36,5% |
|
A3 (Cải tiến - lần 2) |
250,64 |
236,80 |
208,80 |
219,20 |
149,60 |
40,3% |
| T-N (mg/l) |
A1 (Truyền thống) |
166,70 |
183,50 |
208,70 |
167,10 |
101,30 |
39,2% |
|
A2 (Cải tiến - lần 1) |
166,70 |
225,60 |
170,40 |
125,00 |
81,20 |
51,2% |
|
A3 (Cải tiến - lần 2) |
166,70 |
330,20 |
168,30 |
116,80 |
90,60 |
45,6% |
| T-P (mg/l) |
A1 (Truyền thống) |
38,20 |
39,60 |
37,10 |
31,60 |
28,20 |
26,4% |
|
A2 (Cải tiến - lần 1) |
38,20 |
40,10 |
36,90 |
32,60 |
28,50 |
25,3% |
|
A3 (Cải tiến - lần 2) |
38,20 |
39,60 |
38,40 |
29,70 |
26,80 |
29,8% |
Nước thải đầu ra từ mô hình biogas cải tiến A2 sau đó được dẫn qua mô hình hồ thực vật thủy sinh (lục bình kết hợp rau muống) với thời gian lưu nước 6 ngày, thu được kết quả xử lý tiếp tục được trình bày ở bảng dưới.
Bảng 2: Diễn biến chất lượng nước tại hồ thực vật (sau xử lý biogas A2)
| Chỉ tiêu phân tích |
Ngày 0 (Đầu vào hồ) |
Ngày 2 |
Ngày 4 |
Ngày 6 |
Hiệu suất khử riêng của hồ (%) |
| pH |
8,00 |
7,80 |
7,50 |
7,60 |
- |
| COD (mg/l) |
198,90 |
205,60 |
185,60 |
177,60 |
10,71% |
| BOD (mg/l) |
159,12 |
164,48 |
148,48 |
142,08 |
10,71% |
| T-N (mg/l) |
81,20 |
92,70 |
85,30 |
76,20 |
6,16% |
| T-P (mg/l) |
28,50 |
29,90 |
27,60 |
25,30 |
11,23% |
Tổng hiệu quả xử lý của toàn bộ hệ thống liên hợp (Biogas cải tiến A2 + Hồ thực vật):
- COD giảm từ 313,30 mg/l xuống còn 177,60 mg/l (tổng hiệu suất đạt 43,32%).
- BOD giảm từ 250,64 mg/l xuống còn 142,08 mg/l (tổng hiệu suất đạt 43,32%).
- T-N giảm từ 166,70 mg/l xuống còn 76,20 mg/l (tổng hiệu suất đạt 54,29%).
- T-P giảm từ 38,20 mg/l xuống còn 25,30 mg/l (tổng hiệu suất đạt 33,77%).
Đóng góp và giải pháp đề xuất
- Giải pháp công nghệ: Đề xuất giải pháp cải tiến cấu trúc bể biogas truyền thống thành bể 3 ngăn có bổ sung tầng lọc bã mía ở ngăn đầu vào, kết hợp chuyển tiếp dòng thải qua hồ sinh học trồng lục bình và rau muống.
- Đóng góp của nghiên cứu: Chứng minh bằng thực nghiệm rằng việc bổ sung bã mía giúp nâng cao hiệu suất phân hủy COD lên 36,5% - 40,3% (so với mức 15,4% của mô hình truyền thống) và hiệu suất xử lý Tổng Nitơ lên 45,6% - 51,2% (so với mức 39,2% của mô hình truyền thống). Mặc dù lượng đường hòa tan (2,5%) trong bã mía làm tăng nhẹ nồng độ chất hữu cơ và làm giảm pH xuống mức acid nhẹ (< 7,0) ở ngày thứ 5, nhưng sau đó tạo điều kiện thuận lợi cho hệ vi sinh vật phát triển, thúc đẩy chuyển hóa kỵ khí triệt để hơn về cuối chu kỳ.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
- Hạn chế của đề tài:
- Nghiên cứu mới dừng lại ở quy mô phòng thí nghiệm với dung tích mô hình nhỏ (bể biogas thể tích khoảng 0,16 $m^3$, hồ thực vật bằng thùng xốp kích thước $70 \times 50 \times 50 \text{ cm}$), chưa phản ánh đầy đủ tải trọng thủy lực và biến động tải lượng của hệ thống chăn nuôi thực tế.
- Thời gian theo dõi thực nghiệm ngắn (20 ngày đối với biogas và 6 ngày đối với hồ thực vật) dựa trên một đợt lấy mẫu duy nhất vào ngày 01/04/2015, chưa đánh giá được ảnh hưởng của biến thiên thời tiết theo mùa.
- Tác giả tính toán chỉ số BOD thông qua công thức ngoại suy gián tiếp ($\text{BOD} = \text{COD} \times 80%$) thay vì đo nghiệm thực tế bằng phương pháp đo chai ủ $\text{BOD}_5$.
- Hướng nghiên cứu tiếp:
- Mở rộng quy mô thử nghiệm bán công nghiệp tại hộ chăn nuôi quy mô trang trại hoặc gia trại trên địa bàn xã.
- Nghiên cứu tối ưu hóa tỷ lệ bã mía, chu kỳ thay thế lớp vật liệu lọc bã mía để tránh hiện tượng tắc nghẽn hoặc phân rã hữu cơ quá mức.
- Khảo sát kéo dài thời gian lưu nước trong hồ thực vật và thử nghiệm thêm các loại thực vật thủy sinh bản địa khác nhằm nâng cao hơn nữa hiệu quả khử Nitơ và Phospho.
Giá trị tham khảo
Khóa luận là tài liệu tham khảo hữu ích cho các nhóm đối tượng:
- Sinh viên và học viên: Thuộc các chuyên ngành Khoa học Môi trường, Kỹ thuật Môi trường, Quản lý Môi trường, Công nghệ Sinh học và Nông nghiệp nông thôn. Tài liệu cung cấp cơ sở dữ liệu thực nghiệm chi tiết về tính chất nước thải chăn nuôi heo và các quy trình phân tích hóa lý môi trường ($KMnO_4$, Kjeldahl, so màu Nessler, chuẩn độ Acid-Base).
- Cán bộ quản lý môi trường cấp cơ sở: Cung cấp tư liệu thực tế về thực trạng kinh tế - xã hội gắn liền với hoạt động chăn nuôi nông hộ tại huyện Hiệp Hòa, tỉnh Bắc Giang năm 2014 - 2015.
- Kỹ thuật viên và người làm đề tài xử lý chất thải phân tán: Cung cấp phương án thiết kế mô hình xử lý nước thải chi phí thấp, tận dụng phụ phẩm nông nghiệp sẵn có (bã mía) kết hợp thực vật thủy sinh dễ tìm (lục bình, rau muống), không đòi hỏi tiêu tốn năng lượng vận hành phức tạp.
Câu hỏi thường gặp
1. Nước thải chăn nuôi đầu vào được lấy tại đâu và có các thông số ban đầu như thế nào?
Nước thải được thu thập từ hố gom phân và nước thải trước khi vào bể biogas tại một hộ chăn nuôi ở Thôn Đông, xã Lương Phong, huyện Hiệp Hòa, tỉnh Bắc Giang vào lúc 15h ngày 01/04/2015 (mẫu màu xám, mùi hôi). Kết quả phân tích ban đầu cho thấy: pH = 7,3; COD = 313,3 mg/l; BOD = 250,64 mg/l; T-N = 166,7 mg/l; T-P = 38,2 mg/l.
2. Mô hình biogas cải tiến có cấu tạo khác biệt như thế nào so với mô hình truyền thống?
Mô hình biogas truyền thống (A1) là bể kính đơn ngăn kích thước $50 \times 40 \times 40 \text{ cm}$. Mô hình biogas cải tiến (A2, A3) là bể kính kích thước $100 \times 40 \times 40 \text{ cm}$ được chia thành 3 ngăn: ngăn 1 ($25 \times 40 \times 40 \text{ cm}$) tiếp nhận nước thải và chứa bã mía lọc; ngăn 2 ($50 \times 40 \times 40 \text{ cm}$) là vùng kỵ khí chính thông qua ống tràn cách đáy 0,3 m; ngăn 3 ($25 \times 40 \times 40 \text{ cm}$) là ngăn lắng và thu nước trước khi sang hồ thực vật.
3. Tại sao ở giai đoạn đầu (ngày thứ 5), pH giảm và các chỉ số COD, Nitơ trong mô hình cải tiến có xu hướng tăng?
Ở ngày thứ 5, pH ở mô hình A2 và A3 giảm xuống dưới 7,0 (lần lượt là 6,80 và 6,87) do quá trình thủy phân và lên men acid diễn ra mạnh. Đồng thời, lượng đường hòa tan (2,5%) và các hợp chất hữu cơ trong bã mía hòa tan vào nước làm nồng độ COD và T-N ban đầu tăng nhẹ (T-N ở A3 tăng lên 330,2 mg/l). Khi hệ vi sinh vật thích nghi và chuyển sang pha lên men methane, pH tăng lên mức 8,0 - 8,2 và các chất ô nhiễm bắt đầu giảm nhanh.
4. Hiệu quả xử lý của mô hình biogas cải tiến vượt trội hơn mô hình truyền thống như thế nào sau 20 ngày?
Sau 20 ngày, mô hình cải tiến A2 và A3 đạt hiệu suất xử lý COD là 36,5% và 40,3% (so với 15,4% của A1); hiệu suất xử lý BOD là 36,5% và 40,3% (so với 15,4% của A1); hiệu suất xử lý T-N đạt 51,2% và 45,6% (so với 39,2% của A1); hiệu suất xử lý T-P đạt 25,3% và 29,8% (so với 26,4% của A1).
5. Kết quả làm sạch của hồ thực vật sau khi tiếp nhận dòng thải biogas cải tiến đạt được là gì?
Qua 6 ngày lưu nước trong hồ thực vật trồng lục bình và rau muống, nồng độ COD giảm từ 198,90 mg/l xuống 177,60 mg/l; BOD giảm từ 159,12 mg/l xuống 142,08 mg/l; T-N giảm từ 81,20 mg/l xuống 76,20 mg/l; và T-P giảm từ 28,50 mg/l xuống 25,30 mg/l, nâng tổng hiệu quả xử lý của toàn bộ hệ thống lên 43,32% đối với COD/BOD, 54,29% đối với T-N và 33,77% đối với T-P.
Kết luận
Khóa luận của tác giả Nguyễn Văn Phong đã nghiên cứu thực nghiệm thành công mô hình biogas cải tiến 3 ngăn có bổ sung tầng lọc bã mía kết hợp hồ sinh học thực vật thủy sinh (lục bình và rau muống) để xử lý nước thải chăn nuôi heo tại xã Lương Phong, huyện Hiệp Hòa, tỉnh Bắc Giang. Kết quả cho thấy mô hình biogas cải tiến vượt trội hơn mô hình truyền thống trong việc khử COD (đạt 36,5% - 40,3%) và Tổng Nitơ (đạt 45,6% - 51,2%), đồng thời hệ thống hồ thực vật giúp nâng cao hiệu suất xử lý toàn chu trình lên 43,32% với COD và 54,29% với Tổng Nitơ. Đây là giải pháp công nghệ sinh học đơn giản, chi phí thấp, tận dụng hiệu quả phế phụ phẩm nông nghiệp và có tiềm năng ứng dụng thiết thực trong kiểm soát ô nhiễm môi trường nông thôn.
