Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu

Chăn nuôi lợn là ngành kinh tế đóng vai trò quan trọng trong sản xuất nông nghiệp tại Việt Nam, cung cấp phần lớn lượng thịt tiêu thụ cho xã hội, tận dụng nguồn phụ phẩm nông nghiệp và tạo sinh kế cho hàng triệu lao động nông thôn. Tuy nhiên, sự gia tăng nhanh chóng về số lượng và quy mô các trang trại tập trung đã kéo theo tình trạng ô nhiễm môi trường nghiêm trọng. Nguồn chất thải phát sinh chủ yếu từ phân, nước tiểu và nước cọ rửa chuồng trại. Theo khảo sát thực tế, một trang trại chăn nuôi lợn quy mô 2.000 con tiêu tốn trung bình từ 8 - 10 m³ nước vệ sinh mỗi ngày; đồng thời lượng chất thải rắn phát sinh dao động từ 5 - 18 tấn/năm.

Theo báo cáo của Viện Chăn nuôi, phần lớn các hộ và cơ sở chăn nuôi gia đình xả nước thải trực tiếp ra hệ thống kênh rạch, ao hồ tự nhiên. Nồng độ các khí độc như H₂S và NH₃ tại các khu vực này thường cao gấp 30 - 40 lần mức cho phép; mật độ vi sinh vật gây bệnh và bào tử nấm cũng vượt ngưỡng quy định nhiều lần, làm gia tăng nguy cơ mắc các bệnh về đường hô hấp, tiêu hóa, da liễu cho người dân xung quanh. Mặc dù nhiều cơ sở đã lắp đặt hầm ủ khí sinh học (biogas), nước thải sau quá trình kỵ khí tại các công trình này vẫn còn màu đen sậm, mùi hôi thối nồng nặc và mang hàm lượng chất hữu cơ, dinh dưỡng (N, P) rất cao, không đáp ứng được các tiêu chuẩn xả thải môi trường. Trước thực tế đó, việc nghiên cứu các giải pháp xử lý nước thải hậu biogas với chi phí thấp, kỹ thuật vận hành đơn giản và tận dụng nguồn thực vật sẵn có tại địa phương là yêu cầu cấp thiết.

Khóa luận xác định các mục tiêu và nhiệm vụ cụ thể như sau:

  • Mục tiêu chung: Cung cấp cơ sở khoa học và thực tiễn cho việc xử lý nước thải chăn nuôi của các hộ gia đình bằng các biện pháp đơn giản, hiệu quả và chi phí thấp.
  • Mục tiêu cụ thể:
    1. Đánh giá hiện trạng nước thải từ hoạt động chăn nuôi.
    2. Đánh giá khả năng sinh trưởng và xử lý của cây bèo tây (Eichhornia crassipes) và cây rau dừa (Jussiaea repens L) trong nước thải chăn nuôi sau bể biogas.
    3. Ứng dụng thực vật thủy sinh trong xử lý nước thải chăn nuôi.
  • Nhiệm vụ nghiên cứu:
    1. Khảo sát hoạt động chăn nuôi và đặc tính nước thải chăn nuôi tại cơ sở nghiên cứu.
    2. Theo dõi, đánh giá khả năng sinh trưởng và hiệu quả xử lý các thông số ô nhiễm của bèo tây và rau dừa.
    3. Đề xuất mô hình sử dụng bèo tây và rau dừa quy mô hộ gia đình.

Đối tượng và phạm vi nghiên cứu:

  • Đối tượng nghiên cứu: Nước thải chăn nuôi lợn sau bể biogas; hai loài thực vật thủy sinh gồm bèo tây (Eichhornia crassipes) và rau dừa (Jussiaea repens L).
  • Phạm vi không gian: Trang trại chăn nuôi lợn của hộ gia đình ông Nguyễn Như Việt, Đội 1, Khu Tân Trượng, thị trấn Xuân Mai, huyện Chương Mỹ, thành phố Hà Nội.
  • Phạm vi thời gian: Đề tài được thực hiện từ ngày 27/02/2018 đến ngày 28/04/2018.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Cơ sở lý thuyết và căn cứ pháp lý

Nước thải chăn nuôi lợn có đặc trưng ô nhiễm hữu cơ và dinh dưỡng rất cao. Hợp chất hữu cơ chiếm 70 - 80% tổng chất thải (bao gồm cellulose, protit, acid amin, chất béo, hydratcarbon), trong khi các chất vô cơ chiếm 20 - 30% (cát, đất, muối, ure, ammonium, muối chlorua, SO₄²⁻). Nước thải còn chứa mật độ cao các vi sinh vật gây bệnh như Salmonella, Shigella, Proteus, Arizona và trứng giun sán ký sinh (Fasciola hepatica, Fasciola gigantica, Fasciolopsis buski).

Để xử lý loại nước thải này, các phương pháp truyền thống bao gồm:

  • Phương pháp vật lý: Sàng lọc, lắng cơ học, tuyển nổi nhằm loại bỏ chất rắn lơ lửng (TSS).
  • Phương pháp hóa học: Sử dụng phèn nhôm, phèn sắt, polyme hữu cơ để keo tụ và tạo kết tủa AlPO₄, FePO₄; tuy nhiên chi phí hóa chất cao và tiềm ẩn nguy cơ phát sinh ô nhiễm thứ cấp từ bùn thải.
  • Phương pháp sinh học: Xử lý kỵ khí qua 4 giai đoạn (thủy phân, acid hóa, acetic hóa, methane hóa) và xử lý hiếu khí phân hủy chất hữu cơ thành CO₂, H₂O và bùn hoạt tính.

Khóa luận tiếp cận phương pháp xử lý bằng thực vật thủy sinh (phytoremediation) thông qua cơ chế lọc qua rễ (rhizofiltration). Hệ thống rễ của bèo tây và rau dừa đóng vai trò là giá thể xốp cho cộng đồng vi sinh vật hiếu khí bám dính. Thực vật vận chuyển oxy hấp thụ từ khí khổng ở lá qua mô khí xuống vùng rễ, tạo môi trường hiếu khí cục bộ kích thích phản ứng nitrat hóa và oxy hóa các chất hữu cơ (giảm BOD₅, COD). Đồng thời, rễ cây hấp thụ trực tiếp các chất dinh dưỡng (N, P) và chất khoáng để phục vụ sinh khối của cây.

Các tiêu chuẩn, quy chuẩn đối chiếu được tác giả áp dụng gồm:

  • QCVN 62:2016/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải chăn nuôi (áp dụng giá trị giới hạn Cột B).
  • TCVN 6001:1995: Tiêu chuẩn chất lượng nước xác định nhu cầu oxy sinh hóa sau 5 ngày (BOD₅).

Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

Tác giả kết hợp phương pháp kế thừa tài liệu và phương pháp thực nghiệm trong phòng thí nghiệm:

  1. Phương pháp bố trí thí nghiệm: Thí nghiệm được thiết lập bằng các thùng xốp có kích thước đồng nhất (50 cm × 40 cm × 30 cm), khảo sát ở 6 công thức (nghiệm thức):
    • Mẫu 1: 40 lít nước thải + 5 cây bèo tây.
    • Mẫu 2: 40 lít nước thải + 20 cây bèo tây.
    • Mẫu 3: 10 lít nước thải + 20 cây bèo tây.
    • Mẫu 4: 40 lít nước thải + 5 cây rau dừa.
    • Mẫu 5: 40 lít nước thải + 20 cây rau dừa.
    • Mẫu 6: 10 lít nước thải + 20 cây rau dừa.
  2. Theo dõi sinh trưởng: Đếm số lượng lá, số chồi cây con sau các chu kỳ 2 tuần (14 ngày) và 4 tuần (28 ngày); quan sát sự thay đổi màu sắc, mùi của nước thải và hiện tượng rụng lá, tiêu rễ.
  3. Phương pháp phân tích hóa lý trong phòng thí nghiệm: Mẫu nước được lấy vào 3 đợt: Lần 1 vào ngày bắt đầu thí nghiệm (27/03/2018), Lần 2 sau 14 ngày (10/04/2018) và Lần 3 sau 28 ngày (24/04/2018). Phân tích được thực hiện tại Phòng Phân tích Môi trường, Trường Đại học Lâm nghiệp theo các quy trình tiêu chuẩn:
    • pH và DO: Đo nhanh bằng thiết bị đo chuyên dụng tại hiện trường hoặc phòng thí nghiệm sau khi chuẩn hóa máy.
    • Tổng chất rắn lơ lửng (TSS): Phương pháp phân tích trọng lượng; lọc 100 ml mẫu qua giấy lọc, sấy ở nhiệt độ 105°C đến khối lượng không đổi, cân trên cân phân tích độ chính xác ±0,1 mg; tính theo công thức TSS = (m₂ - m₁) / V (mg/l).
    • Nhu cầu oxy sinh hóa (BOD₅): Phương pháp cấy và pha loãng theo TCVN 6001:1995; bổ sung hệ đệm photphat (pH 7,2), CaCl₂, MgSO₄, FeCl₃, sục khí đạt DO ≥ 8 mg/l, ủ mẫu trong tủ kín ở 20°C trong 5 ngày; tính toán theo chênh lệch DO₁ và DO₅ có hiệu chỉnh mẫu trắng.
    • Nhu cầu oxy hóa học (COD): Phương pháp oxy hóa bằng kali dicromat (K₂Cr₂O₇) trong môi trường H₂SO₄ đậm đặc, xúc tác Ag₂SO₄ và chất che HgSO₄, đun hồi lưu 2 giờ ở 150°C; chuẩn độ lượng dư Cr₂O₇²⁻ bằng muối Mohr [Fe(NH₄)₂(SO₄)₂.6H₂O] với chỉ thị màu feroin.
    • Photpho tổng số (P-PO₄³⁻): Lọc mẫu, tạo phức màu xanh dương với thuốc thử amoni molipdat và axit ascobic ở pH 8,5; đo mật độ quang trên máy quang phổ tại bước sóng 880 nm.
    • Nitơ tổng số (N-NH₄⁺): Phản ứng giữa ion amoni với thuốc thử Nessler trong môi trường kiềm tạo phức màu vàng; bổ sung muối Seignetle (natri kali tactrat) để loại trừ cản trở của ion Ca²⁺ và Mg²⁺; đo quang trên máy UV-VIS.
  4. Phương pháp xử lý số liệu: Sử dụng phần mềm Microsoft Excel để tính toán hiệu suất xử lý, lập biểu đồ diễn biến và so sánh đối chiếu với QCVN 62:2016/BTNMT (Cột B).

Nội dung chính theo từng chương

Đặt vấn đề

Tác giả phân tích sức ép môi trường của hoạt động chăn nuôi lợn tại nông thôn Việt Nam. Thực trạng các trang trại xả nước thải sau hầm biogas chưa đạt chuẩn ra môi trường gây ô nhiễm đất, nước, phát sinh khí độc H₂S, NH₃ và vi sinh vật gây bệnh. Từ đó, tác giả khẳng định tính cấp thiết của việc tìm kiếm công nghệ xử lý nước thải hậu biogas chi phí thấp bằng các loài thực vật thủy sinh bản địa như bèo tây và rau dừa.

Chương 1: Tổng quan về vấn đề nghiên cứu

Chương 1 hệ thống hóa cơ sở lý luận về nước thải chăn nuôi lợn: nguồn gốc phát sinh từ khâu tắm rửa gia súc, vệ sinh chuồng; thành phần hóa lý điển hình (COD từ 2.561 - 5.028 mg/l, BOD₅ từ 1.664 - 3.268 mg/l, Nitơ tổng từ 512 - 594 mg/l, Photpho tổng từ 13,8 - 62 mg/l theo số liệu dẫn từ Khoa Môi trường - Đại học Bách khoa TP.HCM). Chương này cũng phân tích bản chất các quá trình xử lý cơ học, hóa học và sinh học (hiếu khí, kỵ khí). Tác giả phân loại thực vật thủy sinh thành 3 nhóm: thực vật sống chìm (Hydrilla verticillata, Myriophyllum spicatum), thực vật sống trôi nổi (Eichhornia crassipes, Pistia stratiotes), thực vật sống nổi (Jussiaea repens L, Typha spp, Phragmites communis); đồng thời phân tích cơ chế hấp thụ chất ô nhiễm qua rễ và các công trình nghiên cứu ứng dụng thực vật thủy sinh trong xử lý nước thải chăn nuôi, sinh hoạt và y tế (mô hình Bekkaicho Nhật Bản, mô hình CDM Công ty Phú Sơn, mô hình bãi lọc sậy tại Bệnh viện Nhân Ái).

Chương 2: Mục tiêu, đối tượng, nội dung, phương pháp nghiên cứu

Chương 2 trình bày cụ thể địa điểm nghiên cứu tại trang trại hộ ông Nguyễn Như Việt (Xuân Mai, Chương Mỹ, Hà Nội) với quy mô hơn 1.000 con lợn (60 nái, 680 thịt, 420 giống). Tác giả mô tả chi tiết phương pháp bố trí 6 thùng xốp thí nghiệm khảo sát bèo tây và rau dừa theo hai mức mật độ (5 cây và 20 cây) và hai mức thể tích nước thải (10 lít và 40 lít). Chương này quy định chi tiết quy trình lấy mẫu 3 đợt, phương pháp phân tích 7 chỉ tiêu hóa lý tại phòng thí nghiệm (pH, DO, TSS, BOD₅, COD, Nitơ tổng, P-PO₄³⁻) và phương pháp xử lý số liệu so sánh với QCVN 62:2016/BTNMT.

Chương III: Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Chương III trình bày số liệu khảo sát thực địa tại trang trại: hệ thống xử lý gồm 1 bể lắng, 1 bể lọc (dung tích 20 m³) và 1 hầm biogas (dung tích 30 m³) phục vụ cho 2 dãy chuồng; 1 dãy chuồng nái còn lại thu gom phân tươi thủ công để đóng bao bán với giá 50.000 đồng/bao. Nước thải sau biogas có màu đen sậm, mùi hôi nồng, phân đặc đóng váng dày 4 - 8 cm ở bể chứa trước khi thoát ra ngòi tự nhiên.

Kết quả phân tích nước thải đầu vào cho thấy hầu hết các thông số đều vượt quy chuẩn kỹ thuật quốc gia:

Thông số phân tích Đơn vị Giá trị đo được QCVN 62:2016/BTNMT (Cột B) Mức độ vượt chuẩn
pH - 7,26 5,5 - 9,0 Đạt chuẩn
TSS mg/l 1.697 150 Vượt 11,31 lần
COD mg/l 1.040 300 Vượt 3,47 lần
BOD₅ mg/l 124,36 100 Vượt 1,24 lần
Tổng Nitơ mg/l 825,2 150 Vượt 5,50 lần
P-PO₄³⁻ mg/l 19,1 - -

Đánh giá sinh trưởng cho thấy cả hai loài cây đều phát triển tốt:

  • Bèo tây: Sau 4 tuần, số lá tăng từ 86 lên 151 lá; số lượng cây con tăng từ 20 lên 31 cây; thân cây xanh mập, rễ phát triển dài.
  • Rau dừa: Sau 4 tuần, số lá tăng từ 167 lên 215 lá; số lượng cây con tăng từ 20 lên 37 cây.

Chương này phân tích chi tiết diễn biến 7 chỉ tiêu qua các mốc thời gian 2 tuần và 4 tuần, lý giải cơ chế giảm nồng độ chất ô nhiễm và hiện tượng tăng TSS, Photpho tổng ở tuần thứ 4 do quá trình rụng lá, thối rễ cục bộ trong môi trường nước tĩnh.

Chương 4: Kết luận – Tồn tại – Kiến nghị

Chương này tổng kết khả năng xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau bể biogas của bèo tây và rau dừa; chỉ ra các tồn tại liên quan đến hiện tượng tích tụ cặn hữu cơ do xác thực vật phân hủy khi thời gian lưu nước kéo dài; đồng thời đề xuất kiến nghị về chu kỳ vớt sinh khối già và triển khai mô hình bãi lọc thực vật ở quy mô thực tế nông thôn.

Kết quả và đóng góp

Kết quả nghiên cứu thực nghiệm

Dữ liệu phân tích chất lượng nước thải sau xử lý bằng bèo tây và rau dừa được tổng hợp trong các bảng sau:

Bảng 1: Kết quả xử lý nước thải của cây Bèo tây (Eichhornia crassipes)

Chỉ tiêu Đơn vị 2 tuần: BT 5 cây 2 tuần: BT 20 cây 2 tuần: BT 10L 4 tuần: BT 5 cây 4 tuần: BT 20 cây 4 tuần: BT 10L QCVN 62:2016 (Cột B)
pH - 6,52 6,08 - 5,27 5,56 6,01 5,5 - 9,0
TSS mg/l 134 57 147 118 202 75 150
DO mg/l 0,86 1,48 1,78 2,61 2,50 1,58 -
BOD₅ mg/l 55,66 50,56 63,16 43,90 58,30 67,90 100
COD mg/l 440 320 280 280 200 240 300
N tổng mg/l 100,9 19,1 120,5 44,8 107,9 119,1 150
P tổng mg/l 16,5 14,3 14,1 29,1 27,3 29,7 -

Bảng 2: Kết quả xử lý nước thải của cây Rau dừa (Jussiaea repens L)

Chỉ tiêu Đơn vị 2 tuần: RD 5 cây 2 tuần: RD 20 cây 2 tuần: RD 10L 4 tuần: RD 5 cây 4 tuần: RD 20 cây 4 tuần: RD 10L QCVN 62:2016 (Cột B)
pH - 7,16 7,08 6,60 7,44 7,24 7,07 5,5 - 9,0
TSS mg/l 169 159 234 75 120 357 150
DO mg/l 1,09 1,15 1,15 1,10 1,15 1,66 -
BOD₅ mg/l 96,76 43,06 51,16 76,30 49,60 61,90 100
COD mg/l 200 280 360 240 280 240 300
N tổng mg/l 32,2 71,5 56,0 15,4 12,6 36,4 150
P tổng mg/l 18,8 17,9 17,1 33,8 31,3 30,2 -

Phân tích hiệu quả theo từng thông số:

  • Chất rắn lơ lửng (TSS): Giảm mạnh từ 1.697 mg/l ban đầu xuống thấp nhất 57 mg/l (ở BT 20 cây sau 2 tuần) và 75 mg/l (ở BT 10L và RD 5 cây sau 4 tuần). Tuy nhiên, sau 4 tuần ở một số nghiệm thức mật độ cao (BT 20 cây đạt 202 mg/l, RD 10L đạt 357 mg/l), nồng độ TSS tăng trở lại do hiện tượng rễ và lá già chết rụng, phân hủy tạo cặn lơ lửng trong nước tĩnh.
  • BOD₅ và COD: Sau 2 tuần và 4 tuần, 100% các công thức thí nghiệm của cả hai loài cây đều đưa nồng độ BOD₅ về dưới ngưỡng 100 mg/l (đạt QCVN Cột B), giảm từ 1,3 đến 2,9 lần so với mẫu nước đầu vào. Đối với COD, sau 4 tuần tất cả các mẫu đều giảm xuống dưới 300 mg/l (đạt quy chuẩn), trong đó BT 20 cây đạt 200 mg/l (giảm 5,2 lần) và RD 5 cây đạt 240 mg/l (giảm 4,3 lần).
  • Tổng Nitơ: Cả hai loài thể hiện khả năng hấp thụ nitơ vượt trội. Nồng độ N tổng giảm từ 825,2 mg/l xuống còn 12,6 - 119,1 mg/l sau 4 tuần, đạt giới hạn xả thải (<150 mg/l). Rau dừa cho hiệu suất xử lý N cao hơn bèo tây, công thức RD 20 cây giảm tới 65,5 lần (còn 12,6 mg/l) và RD 5 cây giảm 53,6 lần (còn 15,4 mg/l).
  • Photpho tổng (P-PO₄³⁻): Sau 2 tuần, nồng độ photpho giảm nhẹ từ 19,1 mg/l xuống 14,1 - 18,8 mg/l. Tuy nhiên, sau 4 tuần giá trị này tăng ngược lên 27,3 - 33,8 mg/l ở tất cả các công thức do sinh khối già rụng xuống đáy phân hủy và giải phóng ngược PO₄³⁻ vào môi trường nước.
  • Oxy hòa tan (DO) và cảm quan: DO tăng dần theo thời gian (đạt cao nhất 2,61 mg/l ở BT 5 cây). Sau 28 ngày, nước thải chuyển từ màu đen hôi thối sang trạng thái trong hơn, giảm cặn lắng và mất hoàn toàn mùi khó chịu.

Đề xuất giải pháp và đóng góp của đề tài

  • Giải pháp đề xuất: Tác giả đề xuất xây dựng hệ thống hồ sinh học hoặc mương dẫn nước thải sau biogas có thả bèo tây hoặc rau dừa cho các hộ chăn nuôi. Cần thiết lập chu kỳ vớt, tỉa sinh khối thực vật định kỳ (khoảng 2 - 3 tuần/lần) để ngăn chặn hiện tượng rụng lá, thối rễ làm tái nhiễm chất rắn và photpho.
  • Tận dụng sinh khối: Phần thân lá bèo tây và rau dừa sau khi thu hoạch có thể tận dụng làm thức ăn cho gia súc, ủ phân hữu cơ vi sinh bón cho cây trồng, hoặc dùng bèo tây làm nguyên liệu thủ công mỹ nghệ.
  • Đóng góp của nghiên cứu: Đề tài cung cấp các số liệu thực nghiệm định lượng về khả năng chịu tải ô nhiễm hữu cơ và dinh dưỡng của bèo tây và rau dừa; chứng minh tính khả thi của giải pháp xử lý sinh học thân thiện với môi trường, không tốn chi phí vận hành và phù hợp với điều kiện kinh tế nông thôn.

Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp

  • Hạn chế của nghiên cứu:
    • Thí nghiệm được thực hiện trong thùng xốp ở chế độ tĩnh gián đoạn (dung tích 10 - 40 lít), chưa phản ánh được động học dòng chảy liên tục và biến động tải lượng ô nhiễm thực tế tại trang trại.
    • Hệ thống xuất hiện hiện tượng giải phóng ngược photpho và gia tăng chất rắn lơ lửng sau 4 tuần do không có chế độ thu gom sinh khối già định kỳ.
    • Các yếu tố thời tiết bên ngoài (mưa, nhiệt độ hạ thấp) làm giảm hàm lượng oxy hòa tan (DO) ở một số thời điểm thí nghiệm.
    • Chưa tiến hành định lượng các chỉ tiêu vi sinh vật chỉ thị (Coliform, E. coli) và các kim loại nặng trong nước thải sau xử lý.
  • Hướng nghiên cứu tiếp:
    • Thử nghiệm mô hình bãi lọc thực vật thủy sinh dòng chảy ngầm hoặc dòng chảy mặt liên tục ở quy mô pilot ngoài thực địa trang trại.
    • Nghiên cứu xác định chu kỳ thu hoạch sinh khối tối ưu (vào ngày thứ 14 đến ngày thứ 20) nhằm duy trì hiệu suất xử lý dinh dưỡng ổn định và tránh tái ô nhiễm photpho.
    • Khảo sát kết hợp luân phiên hoặc trồng xen kẽ bèo tây với rau dừa và các loài thực vật thủy sinh khác nhằm tăng cường khả năng xử lý đồng thời chất hữu cơ, nitơ và photpho.

Giá trị tham khảo

Khóa luận là nguồn tài liệu hữu ích cho:

  • Sinh viên, học viên ngành Quản lý Tài nguyên và Môi trường, Kỹ thuật Môi trường, Khoa học Môi trường và Chăn nuôi - Thú y tham khảo phương pháp bố trí thí nghiệm thủy canh thực vật, quy trình phân tích các thông số nước thải (BOD₅, COD, TSS, N-NH₄⁺, P-PO₄³⁻) theo TCVN.
  • Cán bộ khuyến nông, chính quyền địa phương và các chủ trang trại, gia trại chăn nuôi lợn tại khu vực nông thôn trong việc lựa chọn mô hình xử lý nước thải sau biogas chi phí thấp, dễ áp dụng.
  • Các phần đáng tham khảo nhất trong tài liệu gồm: Quy trình phân tích hóa nghiệm chi tiết các chỉ tiêu ô nhiễm môi trường (Chương 2) và bảng số liệu đối chứng hiệu suất xử lý của bèo tây và rau dừa theo thời gian và mật độ nuôi thả (Chương III).

Câu hỏi thường gặp

1. Nước thải chăn nuôi lợn sau biogas tại trang trại khảo sát có các thông số nào vượt quy chuẩn QCVN 62:2016/BTNMT (Cột B)?
Nước thải đầu vào sau biogas có pH đạt 7,26 (nằm trong giới hạn cho phép 5,5 - 9,0). Tuy nhiên, có 4 chỉ tiêu vượt quy chuẩn gồm: TSS đạt 1.697 mg/l (vượt 11,31 lần ngưỡng 150 mg/l); Tổng Nitơ đạt 825,2 mg/l (vượt 5,5 lần ngưỡng 150 mg/l); COD đạt 1.040 mg/l (vượt 3,47 lần ngưỡng 300 mg/l); BOD₅ đạt 124,36 mg/l (vượt 1,24 lần ngưỡng 100 mg/l).

2. Tốc độ sinh trưởng của bèo tây và rau dừa trong nước thải chăn nuôi sau biogas diễn ra như thế nào?
Cả hai loài thực vật đều thích nghi và phát triển tốt trong môi trường nước thải sau 4 tuần: bèo tây tăng từ 86 lá lên 151 lá, số lượng cây con tăng từ 20 lên 31 cây, thân mập và xanh tốt; rau dừa tăng từ 167 lá lên 215 lá, số lượng cây con tăng từ 20 lên 37 cây.

3. Hiệu quả làm giảm COD và Tổng Nitơ của hai loài cây sau 4 tuần xử lý đạt mức nào?
Sau 4 tuần, cả hai loài đều đưa COD và Tổng Nitơ về dưới ngưỡng QCVN Cột B. COD giảm từ 1.040 mg/l xuống còn 200 - 280 mg/l (đạt chuẩn ≤ 300 mg/l). Tổng Nitơ giảm từ 825,2 mg/l xuống còn 12,6 - 119,1 mg/l (đạt chuẩn ≤ 150 mg/l); trong đó rau dừa xử lý nitơ hiệu quả hơn bèo tây, công thức RD 20 cây đưa nồng độ N về mức 12,6 mg/l (giảm 65,5 lần).

4. Vì sao hàm lượng P-PO₄³⁻ và TSS lại gia tăng ở một số công thức thí nghiệm sau 4 tuần?
Do thí nghiệm thực hiện trong môi trường nước tĩnh và kéo dài 28 ngày mà không thu hoạch sinh khối, phần rễ và lá già của bèo tây và rau dừa bắt đầu chết, rụng xuống đáy và bị vi sinh vật phân hủy. Quá trình phân hủy nội bào này giải phóng ngược photpho hòa tan vào nước (tăng từ 19,1 mg/l lên 27,3 - 33,8 mg/l) và phát tán cặn lơ lửng làm tăng giá trị TSS ở các công thức mật độ 20 cây.

5. Tác giả đề xuất tái sử dụng sinh khối bèo tây và rau dừa thu hoạch vào các mục đích gì?
Sinh khối thu hoạch định kỳ được đề xuất dùng làm thức ăn bổ sung cho gia súc (lợn), ủ phân hữu cơ sinh học để bón cho cây trồng cải tạo đất, hoặc phơi khô phần thân bèo tây để làm nguyên liệu cho sản xuất thủ công mỹ nghệ.

Kết luận

Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Nguyễn Thị Hoa đã cung cấp dữ liệu thực nghiệm về khả năng xử lý nước thải chăn nuôi lợn sau hầm biogas bằng bèo tây (Eichhornia crassipes) và rau dừa (Jussiaea repens L) tại huyện Chương Mỹ, Hà Nội. Cả hai loài thực vật đều sinh trưởng tốt, giúp cải thiện chất lượng nước, đưa các chỉ tiêu BOD₅, COD và Nitơ tổng về dưới ngưỡng giới hạn cho phép của QCVN 62:2016/BTNMT (Cột B) sau 4 tuần thí nghiệm. Tuy nhiên, sự phân hủy của rễ và lá già sau 2 tuần lưu nước làm tái phát tán photpho và chất rắn lơ lửng, đòi hỏi hệ thống thực tế phải áp dụng chu kỳ thu hoạch sinh khối định kỳ 2 - 3 tuần/lần để bảo đảm hiệu quả xử lý bền vững.