Kết quả cho thấy, hệ thống trồng bèo ở các mức độ khác nhau có pH môi trường ổn định trong khoảng trung tính đến kiềm nhẹ (7,45 - 8,10), thuận lợi cho thực vật và vi sinh vật phát triển. Đối với chỉ số COD, các nghiệm thức trồng bèo đạt hiệu suất loại bỏ vượt trội (87%) từ ngày 7 - 21, đưa hàm lượng COD giảm sâu xuống mức bão hòa khoảng 25 mg/L, đồng thời không có sự khác biệt ý nghĩa thống kê (p > 0,05) về hiệu quả xử lý COD giữa các mức mật độ bèo từ sau ngày 21. Ngược lại, hiệu suất khử amoni (NH4+) có sự phân tầng rõ rệt theo mật độ sinh khối (NT2 < NT3 < NT4), trong đó NT4 đạt hiệu quả cao nhất (92,7%), còn lại 1,1 mg/L ở ngày 35. Hiệu quả loại bỏ phosphat (PO43-) ở tất cả các nghiệm thức nhìn chung còn hạn chế (mức giảm tối đa đạt 3,3 mg/L ở NT4). Về động thái sinh trưởng, sinh khối bèo ở cả 3 công thức gia tăng khá đồng đều và đồng quy (tăng trưởng tích lũy đạt 20% - 53%), cho thấy mật độ ban đầu không gây ức chế lên tốc độ phát triển nội tại của thực vật. Kết quả nghiên cứu gợi mở giải pháp tối ưu hóa thời gian lưu nước (14 - 21 ngày) và lựa chọn mật độ thả bèo phù hợp theo mục tiêu xử lý từng chỉ tiêu ô nhiễm riêng biệt.
Từ khóa: Bèo tai tượng (Pistia stratiotes), nước thải chăn nuôi heo, xử lý sinh học, loại bỏ dinh dưỡng, hiệu suất khử COD.
Ngày nhận bài: 10/4/2026; Ngày sửa chữa: 16/5/2026; Ngày duyệt đăng: 17/6/2026.
Evaluating the Efficiency of Nitrogen and Phosphorus Removal from Piggery Wastewater Using Pistia stratiotes
Abstract
This study evaluated the piggery wastewater treatment capacity of water lettuce (Pistia stratiotes) at different biomass densities over a 35-day experimental cycle. The experiment consisted of four treatments: a non-planted control (NT1) and three increasing water lettuce densities: NT2 (0.6 kg/200L), NT3 (1.2 kg/200 L), NT4 (1.8 kg/200 L). The results indicated that the planted systems the wastewater pH within a neutral to slightly alkaline range (7.45 - 8.10), favoring both plant growth and microbial activities. Regarding COD removal, the planted treatments exhibited a superior reduction efficiency of approximately 87% during the "golden phase" (from day 7 to day 21), lowering COD concentrations to a saturated level of around 25 mg/L; notably, no statistically significant differences (p > 0.05) in COD removal were observed among the vegetative densities after day 21. Conversely, ammonium (NH4+) removal efficiency showed a distinct stratification directly corresponding to the initial biomass density (NT2 < NT3 < NT4), with NT4 achieving the highest efficiency (92.7%, leaving 1.1mg/L at day 35). Phosphate (PO43-) removal remained relatively limited across all treatments, with a maximum decrease of only 3.3 mg/L in NT4. In terms of growth dynamics, the plant biomass in all vegetative treatments increased relatively uniformly and convergently (cumulative growth ranging from 20% to 53%), indicating that the initial density did not inhibit the intrinsic growth rate of the plants. These findings provide practical insights for optimizing hydraulic retention time (14 - 21 days) and selecting appropriate stocking densities depending on specific target pollutants.
Keywords: Pistia stratiotes, piggery wastewater, phytoremediation, nutrient removal, COD removal efficiency.
JEL Classifications:
1. GIỚI THIỆU
Trong những năm gần đây, ngành chăn nuôi heo ở Việt Nam phát triển mạnh theo hướng tập trung và thâm canh, góp phần nâng cao hiệu quả kinh tế nông nghiệp. Tuy nhiên, lượng nước thải phát sinh ngày càng lớn, chứa hàm lượng cao chất hữu cơ, nitơ (N) và phốt pho (P), gây nguy cơ phú dưỡng hóa nguồn nước, suy giảm chất lượng môi trường và ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng nếu không được xử lý hiệu quả (Metcalf & Eddy, 2014). Theo FAO (2006), chất thải chăn nuôi là một trong những nguồn gây ô nhiễm môi trường đáng kể ở các quốc gia đang phát triển. Tại Việt Nam, nhiều nghiên cứu cho thấy hàm lượng nitơ và phốt pho trong nước thải chăn nuôi heo thường vượt xa giới hạn cho phép, tạo áp lực lớn lên môi trường tiếp nhận (Nguyễn Võ Châu Ngân và cs., 2012). Trong bối cảnh đó, việc ứng dụng thực vật thủy sinh để XLNT đang được quan tâm nhờ chi phí thấp, dễ vận hành và thân thiện với môi trường. Thực vật thủy sinh không chỉ hấp thu trực tiếp các chất dinh dưỡng mà còn tạo môi trường thuận lợi cho vi sinh vật phát triển, góp phần tăng cường quá trình chuyển hóa các chất ô nhiễm (Vymazal, 2007; 2011).
Bèo tai tượng (Pistia stratiotes L.) là loài thực vật thủy sinh nổi phổ biến ở Việt Nam, có tốc độ sinh trưởng nhanh, khả năng thích nghi cao và phát triển tốt trong môi trường giàu dinh dưỡng. Nghiên cứu của Lu et al., 2010 cho thấy, bèo tai tượng có khả năng hấp thu hiệu quả nitơ và phốt pho trong nước thải. Sudiarto et al., 2019 ghi nhận Pistia stratiotes đạt hiệu suất loại bỏ nitơ tổng tới 63,15% trong nước thải chăn nuôi heo. Chen et al., 2014 cho thấy loài thực vật này có khả năng cải thiện đáng kể chất lượng nước nhờ sự kết hợp giữa hấp thu dinh dưỡng và hoạt động của vi sinh vật vùng rễ. Ntakiyiruta et al., 2022 báo cáo hiệu suất loại bỏ đạt 99,5% NH₄⁺, 83,4% NO₃⁻ và 93,9% PO₄³⁻ trong điều kiện tối ưu. Tương tự, Mustafa and Hayder (2018) ghi nhận hiệu suất loại bỏ amoni và nitơ tổng lần lượt khoảng 70% và 59% trong các hệ thống đất ngập nước nổi. Tại Việt Nam, nghiên cứu của Nguyễn Tấn Chung và Nguyễn Văn Hà (2023) cũng cho thấy các loài bèo nổi có khả năng làm giảm đáng kể hàm lượng nitơ và phốt pho trong nước thải chăn nuôi. Tuy nhiên, các nghiên cứu chuyên sâu về khả năng xử lý đạm và lân của bèo tai tượng đối với nước thải này trong điều kiện thực tế tại Việt Nam còn hạn chế. Do đó, việc thực hiện “Nghiên cứu khả năng xử lý đạm và lân trong nước thải chăn nuôi heo bằng (Pistia stratiotes L.)” là cần thiết, nhằm đánh giá hiệu quả xử lý của loài thực vật này, đồng thời cung cấp cơ sở khoa học cho việc ứng dụng các giải pháp XLNT sinh học đơn giản, chi phí thấp và phù hợp với điều kiện chăn nuôi ở Việt Nam.
2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Nghiên cứu được thực hiện trong điều kiện tự nhiên nhằm đánh giá khả năng xử lý đạm và lân trong nước thải chăn nuôi heo bằng bèo tai tượng (Pistia stratiotes L.) (Hình 1). Nước thải được thu từ hồ chứa của hộ chăn nuôi, pha loãng với nước sông theo tỷ lệ 1:1 trước khi bố trí thí nghiệm. Thí nghiệm hoàn toàn ngẫu nhiên gồm 4 nghiệm thức (3 lần lặp lại): Đối chứng không trồng bèo và các nghiệm thức bổ sung 0,6 kg; 1,2 kg; 1,8 kg bèo tai tượng trên 200 L nước thải. Mỗi đơn vị thí nghiệm được bố trí trong bể kích thước 1,0 × 1,0 × 0,3 m. Bèo tai tượng được tuyển chọn đồng đều về kích thước (rễ khoảng 10 cm, lá khoảng 5 cm, mật độ trung bình 80 cây/kg). Thí nghiệm được theo dõi trong 35 ngày, thu mẫu định kỳ 7 ngày/lần để phân tích các chỉ tiêu pH, COD, N-NH₄⁺ và P-PO₄³⁻ (Hình 2). Đồng thời, các chỉ tiêu sinh trưởng của bèo như chiều dài rễ, số lá, sinh khối được ghi nhận nhằm đánh giá khả năng thích nghi, hấp thu dinh dưỡng (Hình 3). Số liệu được xử lý và phân tích thống kê để xác định ảnh hưởng của sinh khối bèo tai tượng đến hiệu quả loại bỏ đạm và lân trong nước.
3. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
Hình 4 cho thấy, sự biến động giá trị pH của nước thải trong 35 ngày thí nghiệm ở các nghiệm thức có và không có bèo tai tượng. Nhìn chung, pH ở tất cả nghiệm thức đều có xu hướng tăng dần theo thời gian, dao động trong khoảng từ 7,45 - 8,10. Tại thời điểm ban đầu (N0), giá trị pH của các nghiệm thức tương đối đồng đều, khoảng 7,65 - 7,68, cho thấy điều kiện thí nghiệm giữa các nghiệm thức là tương đương. Sau 7 ngày xử lý (N7), pH ở các nghiệm thức có xu hướng giảm nhẹ, đặc biệt ở NT4 (1,8 kg bèo/200 L) với giá trị khoảng 7,45. Sự giảm pH này có thể liên quan đến quá trình phân hủy chất hữu cơ và hô hấp của vi sinh vật, làm gia tăng hàm lượng CO₂ hòa tan trong nước, từ đó hình thành axit cacbonic và làm pH giảm nhẹ. Từ ngày thứ 14 đến ngày thứ 35, pH ở tất cả nghiệm thức tăng dần, duy trì trong khoảng 7,5 - 8,1. Đến cuối thí nghiệm (N35), NT2 đạt giá trị pH cao nhất (khoảng 8,10), tiếp theo là NT1 và NT3 (khoảng 8,00), trong khi NT4 đạt khoảng 7,98. Sự gia tăng pH trong giai đoạn này được giải thích bởi hoạt động quang hợp của bèo tai tượng. Trong quá trình quang hợp, thực vật thủy sinh hấp thu CO₂ hòa tan trong nước làm giảm nồng độ axit cacbonic, từ đó làm tăng pH môi trường nước. Đồng thời, quá trình hấp thu các hợp chất chứa nitơ và phốt pho của bèo cũng góp phần cải thiện chất lượng nước, tạo điều kiện ổn định pH. Mặc dù có sự khác biệt nhỏ giữa các nghiệm thức, xu hướng biến động pH nhìn chung tương đối giống nhau (Bảng 1). Điều này cho thấy sinh khối bèo tai tượng trong khoảng nghiên cứu không làm thay đổi đáng kể pH của môi trường nước thải. Các giá trị pH ghi nhận đều nằm trong khoảng thích hợp cho sinh trưởng của bèo tai tượng (6,5 - 8,5) và thuận lợi cho hoạt động của vi sinh vật tham gia quá trình chuyển hóa các hợp chất dinh dưỡng trong nước thải. Kết quả nghiên cứu phù hợp với nhận định của Vymazal (2011) rằng thực vật thủy sinh có khả năng ổn định pH môi trường thông qua sự cân bằng giữa các quá trình quang hợp, hô hấp và hấp thu dinh dưỡng. Tương tự, Akinbile and Yusoff (2012) cũng ghi nhận pH trong các hệ thống XLNT bằng thực vật thủy sinh thường dao động quanh trung tính đến kiềm nhẹ do ảnh hưởng của hoạt động quang hợp cùng quá trình loại bỏ các chất dinh dưỡng hòa tan.
Dựa vào Hình 5, hàm lượng COD ban đầu ở tất cả nghiệm thức đều tương đương nhau, dao động trong khoảng 185 - 190 mg/L. Sau 35 ngày theo dõi, có sự khác biệt rõ rệt về hiệu suất loại bỏ COD giữa nghiệm thức đối chứng (NT1) và nghiệm thức có thả bèo tai tượng (NT2, NT3, NT4).
Ở nghiệm thức đối chứng (NT1 - không có bèo), hàm lượng COD giảm rất chậm, duy trì ở mức cao sau 35 ngày (khoảng 140 mg/L), cho thấy quá trình tự làm sạch tự nhiên diễn ra không đáng kể. Nói cách khác, nếu chỉ dựa vào quá trình tự làm sạch tự nhiên, hiệu suất xử lý chất hữu cơ là rất thấp. Ngược lại, tại các nghiệm thức có sự hiện diện của bèo tai tượng (NT2, NT3, NT4), hàm lượng COD đều giảm mạnh, thể hiện sự vượt trội hoàn toàn so với lô đối chứng (NT1). Quá trình phân hủy COD ở nhóm nghiệm thức này diễn ra rõ rệt qua ba giai đoạn sinh trưởng. Trong tuần đầu tiên (từ ngày 0 - 7), hàm lượng COD chỉ giảm nhẹ do bèo tai tượng và hệ vi sinh vật vùng rễ đang trong giai đoạn thích nghi với môi trường nước thải. Bước sang giai đoạn từ ngày 7 - 21, đồ thị COD lao dốc thẳng đứng, thể hiện tốc độ xử lý chất hữu cơ mạnh nhất; đến ngày thứ 21, giá trị COD ở cả ba nghiệm thức chỉ còn khoảng 25 mg/L, tương ứng với hiệu suất loại bỏ đạt gần 87% (Hình 6). Trong nửa cuối chu kỳ thí nghiệm (từ ngày 21 - 35), các đường đồ thị có xu hướng đi ngang và duy trì trạng thái bão hòa ổn định ở mức thấp (dao động từ 25 - 30 mg/L). Kết quả nghiên cứu phù hợp với nhận định của Reddy and DeBusk (1985), cho rằng thực vật thủy sinh nổi có khả năng thúc đẩy quá trình phân hủy chất hữu cơ thông qua mối quan hệ cộng sinh giữa thực vật và vi sinh vật vùng rễ. Tương tự, Akinbile and Yusoff (2012) ghi nhận hệ thống XLNT sử dụng bèo tai tượng có thể loại bỏ trên 80% COD trong điều kiện thời gian lưu thích hợp.
Đáng chú ý, đường đồ thị của NT2, NT3, NT4 gần như tiệm cận, chồng khít lên nhau, đặc biệt là từ sau ngày thứ 21. Sự biến thiên đồng đều, không có chênh lệch lớn này chứng tỏ các mức độ mật độ bèo tai tượng khảo sát đều mang lại hiệu quả xử lý tối ưu tương đương nhau khi đạt đủ thời gian lưu thích hợp. Diễn biến này đồng thời gợi mở rằng, hệ thống thực vật và vi sinh vật bám rễ đã kết hợp hiệu quả để phân hủy triệt để lượng chất hữu cơ dễ bị oxy hóa sinh học ngay từ mức mật độ thấp nhất là NT2. Phần COD còn lại không thể giảm thêm (khoảng 25 mg/L) được dự đoán là các hợp chất hữu cơ trơ, khó phân hủy sinh học bằng tác nhân tự nhiên. Kiểm định Duncan cho thấy hàm lượng COD còn lại của các nghiệm thức có sự khác biệt ý nghĩa so với đối chứng và giữa các NT2, NT3, NT4 không có sự khác biệt thống kê ở mức độ tin cậy 95% (Bảng 1).
Diễn biến hàm lượng NH4+ trong nước thải qua 35 ngày theo dõi được thể hiện trong Hình 7. Tại thời điểm bắt đầu thí nghiệm (N0), hàm lượng NH4+ ở tất cả nghiệm thức đều đồng đều ở mức cao, đạt khoảng 15 mg/L. Kết quả cho thấy, có sự khác biệt rõ về hiệu suất, động thái loại bỏ đạm giữa lô đối chứng không trồng thực vật (NT1) và các nghiệm thức có sự hiện diện của bèo tai tượng (NT2, NT3, NT4) (Hình 8). Quá trình loại bỏ amoni ở các nghiệm thức trồng bèo diễn ra mạnh mẽ nhất vào giai đoạn từ ngày 7 đến ngày 21 sau khi thả thực vật. Trong tuần đầu tiên (N0 - N7), hàm lượng NH4+ chỉ giảm nhẹ ở tất cả nghiệm thức (xuống khoảng 14 mg/L) do bèo tai tượng và hệ vi sinh vật vùng rễ cần thời gian thích nghi với môi trường mới. Bước sang giai đoạn từ ngày 7 - 14, đồ thị NH4+ lao dốc thẳng đứng, thể hiện tốc độ hấp phụ và chuyển hóa nitơ cực kỳ mạnh; đến ngày 21, hàm lượng amoni giảm sâu, lần lượt chỉ còn khoảng 4,2 mg/L (NT2), 3,8 mg/L (NT3) và 2,0 mg/L (NT4). Sau ngày thứ 21 đến cuối chu kỳ (ngày 35), tốc độ giảm đạm chậm lại đáng kể và có xu hướng ổn định ở mức thấp, dao động từ 1,1 - 3,1 mg/L. Ngược lại, ở nghiệm thức đối chứng (NT1), hàm lượng NH4+ giảm không đáng kể, luôn duy trì ở mức rất cao (trên 12 mg/L) cho đến ngày 35. Đáng chú ý, khác với chỉ số COD, đồ thị hàm lượng NH4+ còn lại giữa các nghiệm thức trồng bèo có sự phân tầng, tách biệt rõ theo thứ tự mật độ tăng dần (NT2 > NT3 > NT4) từ ngày thứ 14 trở đi. Điều này chứng tỏ mật độ sinh khối bèo tai tượng ban đầu có ảnh hưởng trực tiếp đến hiệu suất loại bỏ đạm amoni, trong đó nghiệm thức có mật độ cao nhất (NT4) mang lại hiệu quả xử lý triệt để nhất (chỉ còn khoảng 1,1 mg/L ở ngày 35). Kết quả này cho thấy cơ chế loại bỏ đạm trong hệ thống phụ thuộc lớn vào khả năng hấp thụ trực tiếp của sinh khối thực vật và hoạt động của vi khuẩn nitrat hóa bám rễ. Tuy nhiên, việc xác định “giai đoạn vàng” xử lý từ ngày 7 - ngày 21 là một phát hiện có giá trị thực tiễn cao, giúp định hướng thời gian lưu nước (HRT) tối ưu cho các hệ thống xử lý thực tế nhằm tiết kiệm chi phí vận hành mà vẫn đảm bảo hiệu quả làm sạch sâu. Kết quả này phù hợp với các nghiên cứu của Sudiarto et al., 2019 và Ntakiyiruta et al., 2022, cho thấy Pistia stratiotes có khả năng loại bỏ hiệu quả các hợp chất chứa nitơ trong nước thải giàu dinh dưỡng.
Hàm lượng PO₄³⁻ trong nước thải có xu hướng giảm theo thời gian ở tất cả nghiệm thức (Hình 9), tuy nhiên mức độ giảm không lớn. Tại thời điểm bắt đầu thí nghiệm (N0), nồng độ PO₄³⁻ giữa các nghiệm thức tương đối đồng đều, khoảng 7,0 mg/L. Đến ngày 35, nồng độ PO₄³⁻ giảm còn khoảng 6,5 mg/L ở NT1 (đối chứng); 5,5 mg/L ở NT2; 5,0 mg/L ở NT3 và 3,7 mg/L ở NT4.
Diễn biến nồng độ PO₄³⁻ ở NT2 và NT3 khá tương đồng với đối chứng trong suốt thời gian thí nghiệm, cho thấy việc bổ sung bèo tai tượng ở hai mức này chưa cải thiện đáng kể khả năng loại bỏ lân. NT4 ghi nhận nồng độ PO₄³⁻ thấp nhất và khác biệt có ý nghĩa thống kê so với đối chứng ở cuối thí nghiệm. Tuy nhiên, xét trên giá trị tuyệt đối, mức giảm vẫn còn hạn chế khi nồng độ PO₄³⁻ chỉ giảm khoảng 3,3 mg/L sau 35 ngày xử lý.
Kết quả này cho thấy khả năng loại bỏ phốt pho của bèo tai tượng trong điều kiện nghiên cứu chưa thật sự hiệu quả và thấp hơn đáng kể so với hiệu quả xử lý đạm amoni. Nguyên nhân có thể do phốt pho trong nước thải tồn tại dưới nhiều dạng khác nhau, trong đó không phải tất cả đều sẵn sàng cho thực vật hấp thu. Bên cạnh đó, quá trình phân hủy chất hữu cơ và sự giải phóng phốt pho từ lớp cặn lắng có thể làm tăng trở lại hàm lượng PO₄³⁻ trong nước, từ đó làm giảm hiệu quả xử lý. Nhìn chung, bèo tai tượng chỉ góp phần hỗ trợ giảm hàm lượng phốt pho trong nước thải chăn nuôi, nhưng hiệu quả loại bỏ PO₄³⁻ vẫn còn tương đối thấp.
Bảng 1: Kết quả kiểm định Duncan giá trị trung bình các thông số COD, NH4+, PO43- của 4 nghiệm thức thí nghiệm
Ghi chú: Các chữ cái giống nhau không khác biệt nhau
Động thái tăng trưởng khối lượng tươi của bèo tai tượng trong các nghiệm thức NT2, NT3, NT4 được thể hiện qua Hình 11. Kết quả cho thấy, sinh khối thực vật ở tất cả nghiệm thức đều có xu hướng tăng trưởng ổn định trong suốt 35 ngày theo dõi, đặc biệt tăng mạnh nhất trong giai đoạn từ ngày 0 - 14, sau đó tốc độ tăng trưởng có phần chậm lại và duy trì trạng thái ổn định đến cuối chu kỳ.
Khi xét về giá trị khối lượng tuyệt đối tại mốc kết thúc thí nghiệm (N35), nghiệm thức NT4 đạt mức cao nhất (2.750 g), tiếp theo là NT3 (1.720 g) và thấp nhất là NT2 (720 g). Tuy nhiên, sự chênh lệch này chủ yếu xuất phát từ mật độ sinh khối thả vào ban đầu của các nghiệm thức (tương ứng là 1.800 g, 1.200 g và 600 g). Nếu đánh giá dựa trên tốc độ phát triển nội tại và hiệu suất tăng trưởng tương đối (%), sinh khối bèo tai tượng ở các nghiệm thức từ NT2 - NT4 đều có sự gia tăng khá đồng đều và đồng quy về mặt động thái, dao động trong khoảng từ 20% - 53% (trung bình đạt tỷ lệ tăng trưởng đáng kể sau 35 ngày).
Điều này minh chứng rằng mật độ thả ban đầu dù khác biệt nhưng không tạo ra sự kìm hãm hay thúc đẩy quá mức đến tốc độ phân chia và phát triển tự nhiên của bèo tai tượng trong môi trường nước thải này. Sự gia tăng sinh khối đồng đều này đồng thời giải thích cho khả năng duy trì hiệu suất xử lý ổn định của hệ thống ở giai đoạn muộn, khi bèo tai tượng ở tất cả công thức đều giữ được trạng thái sinh lý tốt, liên tục hấp thụ chất dinh dưỡng để duy trì mật độ mà không xảy ra hiện tượng lụi tàn sinh khối.
4. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
4.1. Kết luận
Từ các kết quả nghiên cứu thực nghiệm trong 35 ngày theo dõi, một số kết luận có ý nghĩa khoa học và thực tiễn được rút ra như sau:
Sự hiện diện của bèo tai tượng với các mật độ khác nhau không làm thay đổi đáng kể pH của môi trường nước thải chăn nuôi. Giá trị pH ở tất cả nghiệm thức dao động ổn định trong khoảng trung tính đến kiềm nhẹ (7,45 - 8,10), tạo điều kiện tối ưu cho cả sự sinh trưởng của thực vật thủy sinh lẫn hệ vi sinh vật chuyển hóa dinh dưỡng bám rễ.
Mô hình sử dụng bèo tai tượng thể hiện sự vượt trội hoàn toàn so với lô đối chứng tự nhiên (NT1). “Giai đoạn vàng” phân hủy COD diễn ra mạnh nhất từ ngày thứ 7 - 21, với hiệu suất loại bỏ đạt gần 87% (hàm lượng COD giảm sâu xuống còn khoảng 25 mg/L). Đáng chú ý, từ sau ngày 21, hiệu suất xử lý COD giữa các mật độ bèo (1,2 - 1,8 kg/200 L) có xu hướng tiệm cận, chồng khít lên nhau, không có sự khác biệt ý nghĩa về mặt thống kê (p > 0,05). Điều này chứng tỏ mức mật độ thấp nhất (NT2) đã đủ năng lực tối ưu hóa việc phân hủy các chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học trong hệ thống.
Khác với COD, động thái giảm NH4+ có sự phân tầng, tách biệt rõ rệt theo xu hướng tăng dần của mật độ sinh khối ban đầu (NT2
4.2. Kiến nghị
Nhằm tối ưu hóa hiệu quả vận hành và mở rộng khả năng ứng dụng thực tiễn của mô hình XLNT bằng bèo tai tượng, một số kiến nghị được đề xuất:
Đối với các hệ thống thiết kế nhằm mục đích xử lý chính là chất hữu cơ (COD), nên cài đặt thời gian lưu nước tối ưu từ 14 - 21 ngày. Việc kéo dài thời gian lưu nước lên 35 ngày là không cần thiết đối với COD (do đồ thị đi ngang sau ngày 21) nhằm tiết kiệm diện tích mặt bằng, chi phí vận hành.
Nếu nước thải đầu vào chủ yếu ô nhiễm chất hữu cơ, khuyến khích áp dụng mức mật độ thấp (NT2 – 0,6 kg/200 L) để tiết kiệm lượng giống ban đầu mà vẫn đảm bảo hiệu quả xử lý tối ưu.
Nếu nước thải giàu ô nhiễm nitơ amoni, cần ưu tiên áp dụng hoặc duy trì mật độ sinh khối cao (NT4 - 1,8 kg/200 L) để đạt tốc độ và hiệu suất khử đạm sâu nhất.
Do bèo tai tượng có hiệu suất loại bỏ PO43- khá thấp, các hệ thống xử lý thực tế cần kết hợp thêm biện pháp phụ trợ như: Bổ sung bể lắng cặn cơ học trước hoặc sau bể sinh học; sử dụng vật liệu lọc vùng rễ có khả năng hấp phụ lân cao (như xỉ than, đá vôi, quặng zeolit), hoặc phối trộn đa dạng sinh học với các loài thực vật thủy sinh có ái lực hấp thụ lân mạnh hơn.
Cần tiến hành các nghiên cứu mở rộng ở quy mô pilot hoặc mô hình liên tục (continuous flow) để đánh giá tầm ảnh hưởng của việc thu hoạch bèo định kỳ đến tốc độ tái sinh khối và tính ổn định lâu dài của hệ thống XLNT chăn nuôi.
Trần Thị Hồng Ngọc1*, Nguyễn Thanh Tân2
1*Khoa Kỹ thuật Công nghệ Môi trường, Trường Đại học An Giang, ĐHQG TP.HCM
2Trung tâm Nước sạch và Vệ sinh môi trường nông thôn An Giang
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Chen, J., Nie, Q., Zhang, Y., Hu, J., & Qing, L (2014). Eco-physiological characteristics of Pistia stratiotes and its removal of pollutants from livestock wastewater. Water Science and Technology, 69 (12), 2510-2518.
2. FAO (2006). Livestock's Long Shadow: Environmental Issues and Options. Rome: Food and Agriculture Organization of the United Nations.
3. Lu, Q., He, Z. L., & Stoffella, P. J (2008). Uptake and distribution of nitrogen and phosphorus in water lettuce (Pistia stratiotes) and their potential for nutrient removal from eutrophic waters. Environmental Science and Pollution Research, 15 (7), 596-603.
4.Metcalf & Eddy, Inc (2014). Wastewater Engineering: Treatment and Resource Recovery (5th ed.). New York: McGraw-Hill Education.
5. Mustafa, H. M., & Hayder, G (2018). Assessing the effectiveness of pollutant removal by macrophytes in a floating wetland for wastewater treatment. Applied Water Science, 8, 74.
6. Nguyễn Võ Châu Ngân, Trương Thị Nga và cộng sự (2012). Đánh giá hiện trạng ô nhiễm và đề xuất giải pháp XLNT chăn nuôi tại Đồng bằng sông Cửu Long. Tạp chí Khoa học Trường Đại học Cần Thơ, 24b, 150-159.
7. Nguyễn Tấn Chung & Nguyễn Văn Hà (2023). Removal efficiency of nitrogen, phosphorus and heavy metals associated with swine wastewater using aquatic macrophytes. BIOTROPIA, 30 (2).
8. Ntakiyiruta, P., et al., (2022). Optimization of the phytoremediation conditions of wastewater in post-treatment by Eichhornia crassipes and Pistia stratiotes. Environmental Technology, 43 (13), 2015-2028.
9. Sudiarto, S., Renggaman, A., & Choi, H (2019). Floating aquatic plants for total nitrogen and phosphorus removal from treated swine wastewater and their biomass characteristics. Journal of Environmental Management, 231, 763-769.
10. Vymazal, J (2011). Plants used in constructed wetlands with horizontal subsurface flow: A review. Hydrobiologia, 674(1), 133–156. https://doi.org/10.1007/s10750-011-0738-9.
11. Vymazal, J (2007). Removal of nutrients in various types of constructed wetlands. Science of the Total Environment, 380 (1-3), 48-65. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2006.09.014.
12. Akinbile, C. O., & Yusoff, M. S (2012). Assessing water lettuce (Pistia stratiotes) efficiency in water quality improvement in fishpond wastewater. International Journal of Phytoremediation, 14 (9), 821-833.
13. Reddy, K. R., & DeBusk, W. F (1985). Nutrient removal potential of water hyacinth (Eichhornia crassipes) and water lettuce (Pistia stratiotes). Water Science and Technology, 17 (4-5), 619-629.
