I. Xử lý nước thải chăn nuôi lợn
Nghiên cứu tập trung vào việc xử lý nước thải từ hoạt động chăn nuôi lợn, đặc biệt là sau quá trình biogas. Nước thải chăn nuôi chứa hàm lượng cao các chất hữu cơ, dinh dưỡng và vi sinh vật gây bệnh, gây ô nhiễm môi trường nếu không được xử lý đúng cách. Hệ thống biogas hiện nay tuy giúp giảm thiểu một phần ô nhiễm nhưng nước thải sau xử lý vẫn chưa đạt tiêu chuẩn xả thải. Do đó, việc tìm kiếm phương pháp xử lý nước thải hiệu quả và bền vững là cần thiết.
1.1. Đặc tính nước thải chăn nuôi lợn
Nước thải chăn nuôi lợn là hỗn hợp của nước tiểu, phân, thức ăn thừa và nước rửa chuồng. Thành phần chính bao gồm các chất hữu cơ (70-80%) như cellulose, protit, và chất béo, cùng các chất vô cơ (20-30%) như muối, urê, và amonium. Nước thải này có hàm lượng cao các chất dinh dưỡng (N, P) và vi sinh vật gây bệnh như E.coli, Salmonella, và trứng giun sán. Nếu không được xử lý, nước thải sẽ gây ô nhiễm nguồn nước, đất và không khí, ảnh hưởng đến sức khỏe con người và hệ sinh thái.
1.2. Tác động của nước thải chăn nuôi lên môi trường
Nước thải chăn nuôi không được xử lý sẽ gây ô nhiễm nghiêm trọng đến môi trường. Các chất hữu cơ và dinh dưỡng trong nước thải làm giảm oxy hòa tan trong nước, gây hiện tượng phú dưỡng và suy thoái hệ sinh thái. Ngoài ra, vi sinh vật gây bệnh trong nước thải có thể lây lan sang người và động vật, gây ra các bệnh truyền nhiễm. Việc xả thải không qua xử lý còn làm ô nhiễm nguồn nước ngầm và đất, ảnh hưởng đến sản xuất nông nghiệp và chất lượng cuộc sống.
II. Thực vật xử lý nước thải
Nghiên cứu đề xuất sử dụng thực vật xử lý nước thải như một giải pháp sinh thái bền vững. Các loài thực vật thủy sinh như Sậy, Rau muống, Thủy trúc, Cỏ Vetiver, và Khoai nước đã được chứng minh có khả năng hấp thụ các chất ô nhiễm trong nước thải chăn nuôi. Phương pháp này không chỉ hiệu quả mà còn thân thiện với môi trường, chi phí thấp và dễ dàng áp dụng trong thực tế.
2.1. Các loại thực vật thủy sinh
Các loài thực vật thủy sinh được nghiên cứu bao gồm Sậy (Phragmites australis), Rau muống (Ipomoea aquatica), Thủy trúc (Cyperus alternifolius), Cỏ Vetiver (Vetiveria zizanioides), và Khoai nước (Colocasia esculenta). Những loài này có khả năng chống chịu tốt với môi trường ô nhiễm và hiệu quả trong việc loại bỏ các chất hữu cơ, dinh dưỡng và kim loại nặng từ nước thải. Chúng cũng dễ trồng và phát triển nhanh, phù hợp với điều kiện khí hậu Việt Nam.
2.2. Ứng dụng thực vật thủy sinh trong xử lý nước thải
Thực vật thủy sinh được sử dụng trong các hệ thống xử lý nước thải sinh thái như hồ sinh học, bãi lọc trồng cây, và đất ngập nước nhân tạo. Chúng hấp thụ các chất dinh dưỡng (N, P) và kim loại nặng, đồng thời tạo điều kiện cho vi sinh vật phân hủy chất hữu cơ. Phương pháp này không chỉ giảm thiểu ô nhiễm mà còn tạo ra cảnh quan xanh và hỗ trợ đa dạng sinh học. Nghiên cứu cũng chỉ ra rằng kết hợp thực vật thủy sinh với các công nghệ khác như biogas sẽ nâng cao hiệu quả xử lý nước thải.
III. Lựa chọn thực vật tối ưu
Mục tiêu chính của nghiên cứu là lựa chọn thực vật tối ưu để xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau biogas. Các loài thực vật thủy sinh được đánh giá dựa trên khả năng chống chịu và hiệu suất loại bỏ các chất ô nhiễm như COD, NH4+, TSS, T-N, và T-P. Kết quả nghiên cứu sẽ giúp xác định loài thực vật phù hợp nhất để áp dụng trong thực tế, góp phần giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường từ hoạt động chăn nuôi.
3.1. Đánh giá khả năng chống chịu
Các loài thực vật thủy sinh được thử nghiệm trong môi trường nước thải chăn nuôi với các nồng độ khác nhau của COD, NH4+, và pH. Kết quả cho thấy Sậy và Cỏ Vetiver có khả năng chống chịu tốt nhất, tiếp theo là Thủy trúc và Khoai nước. Rau muống tuy có khả năng chống chịu kém hơn nhưng lại có hiệu suất loại bỏ chất ô nhiễm cao. Điều này cho thấy sự đa dạng trong khả năng thích nghi của các loài thực vật thủy sinh.
3.2. Hiệu suất loại bỏ chất ô nhiễm
Nghiên cứu đánh giá hiệu suất loại bỏ các chất ô nhiễm của các loài thực vật thủy sinh. Sậy và Cỏ Vetiver cho hiệu suất cao nhất trong việc loại bỏ COD và TSS, trong khi Rau muống và Khoai nước hiệu quả trong việc loại bỏ NH4+ và T-P. Kết quả này giúp xác định loài thực vật tối ưu cho từng mục đích xử lý nước thải, từ đó thiết kế hệ thống xử lý phù hợp với điều kiện thực tế.
