(TIỂU LUẬN) ỨNG DỤNG của bèo lục BÌNH TRONG xử lý nước THẢI

TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC KHOA SINH HỌC NGUYỄN HOÀNG CÁT NGUYÊN MÃ SINH VIÊN 17T3041054 ỨNG DỤNG CỦA BÈO LỤC BÌNH TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CƠNG NGHỆ MƠI TRƯỜNG – 2020-2021.2.CNS4042.002 GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN: HOÀNG DƯƠNG THU HƯƠNG HUẾ, THÁNG NĂM 2021 MỤC LỤC MỞ ĐẦU NỘI DUNG PHẦN I: ỨNG DỤNG CỦA BÈO LỤC BÌNH TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI I Giới thiệu bèo lục bình Nguồn gốc 2 Phân loại Hình dáng cấu tạo bèo lục bình Thành phần hóa học bèo lục bình II Quy trình xử lý nước thải bèo lục bình Nguồn nước sử dụng bèo lục bình để xử lý Quy trình xử lý nước thải bèo lục bình III Ưu, nhược điểm việc xử lý nước thải bèo lục bình Ưu điểm Nhược điểm Công dụng bèo lục bình PHẦN II: DỊCH BÀI BÁO BIOLOGICAL AND CHEMICAL WASTEWATER TREATMENT PROCESSES (Note 1:4.4.6-4.4.10) 4.4.6 Công nghệ lọc sinh học 4.4.7 Loại bỏ sinh học chất dinh dưỡng 4.4.7.1 Loại bỏ phospho sinh học 4.4.7.2 Loại bỏ nitơ sinh học 4.4.8 Xử lý thực vật 4.4.9 Vermifiltration 13 4.4.10 Tế bào nhiên liệu vi sinh 15 KẾT LUẬN 16 TÀI LIỆU THAM KHẢO MỞ ĐẦU Ngày vấn đề ô nhiễm nước ngày trở nên nghiêm trọng Việt Nam Hàng ngày, phương tiện truyền thông chùng ta dễ dàng bắt gặp hình ảnh thơng việc nguồn nước bị ô nhiễm Bất chấp lời kêu gọi bảo mơi trường, tình trạng nhiễm lúc trở nên trầm trọng Điều khiến người suy nghĩ Ô nhiễm nguồn nước nguyên nhân gây ảnh hưởng đến sức khỏe người, động vật nuôi, thực vật hoạt động sản xuất phát triển xã hội Mà tiêu thụ nước dần tăng lên gấp đôi sau 20 năm Nếu nhu cầu tiêu thụ nước kéo dài thời gian tới nguồn nước bị cạn kiệt 25 năm Gần có nghiên cứu xử lý nước thải việc sử dụng thực vật thủy sinh Vì sau nội dung tiểu luận giới thiệu phương xử lý nước thải bèo lục bình NỘI DUNG PHẦN I: ỨNG DỤNG CỦA BÈO LỤC BÌNH TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI Giới thiệu bèo lục bình I Hình Cây bèo lục bình Nguồn gốc - Bèo lục bình cị gọi bèo tây loại thường sông nước ao hồ nơi ẩm ướt Lục bình có nguồn gốc vùng nhiệt đới Nam Mỹ du nhập vào nhiều vùng ôn đới giới Trung Mỹ, Bắc Mỹ (Califonia, bang miền Bắc nước Mỹ), Châu Phi, Ấn Độ, Châu Á, Úc, NewZealand [1,27] - Ở Việt Nam, lục bình xâm nhập vào nước ta 1905 nhanh chóng lan khắp nơi nước chảy chậm ao, hồ, giếng, mương, ven sông [1,27] Phân loại Theo Lecomete Het F Gagrepain, 1998, Đông Dương lục bình có lồi: - Eichhornia crasipes (Solms): Có tiểu nhị, khơng có phụ bộ, đính phần ống tràng, gân, tròn, cuống phù Loại gặp Bắc, Trung Nam [1,28] - Eichharnia Natana: tiểu nhị tiểu nhị có phụ bộ, dính hay phần ống tràng, có dạng lúa, lồi gặp Campuchia [1,28] Hình dáng cấu tạo bèo lục bình ➢ Hình dáng [1] Lục bình thân thảo sống trôi mặt nước bám đất bùn Thân gồm trục mang nhiều lông ngắn đốt mang rễ - Lá: Đơn, mọc thành chùm tạo thành hoa nhị, phiến tròn dài – cm, bìa nguyên, gân hình cung, mịn, đặc sắc, cuống xốp thường phù to tạo thành phao hình lọ thường ngắn to non, kéo dài đến 30 cm già - Hoa: Xanh nhạt xanh tím tạo thành chùm đứng, cao 10 – 20 cm, không đều, đài tràng màu đính gốc, cánh hoa hoa có đốm vàng, tâm bì có tâm bì thụ, tiểu nhị dài tiểu nhị ngắn - Trái: Là nang có buồng, bì mỏng, nhiều hột - Rễ: Dạng sợi, bất định, không phân nhánh, mọc thành chùm dài rậm chiếm 20 – 50% trọng lượng toàn tùy thuộc vào mơi trường sống nhiều hay dinh dưỡng ➢ Cấu tạo [1] - Lá: Cấu trúc lục bình khơng giống đơn tử diệp sống đất - Thân: Trên thân có đốt có mơ phân sinh tạo rễ, hành cụm hoa Lát cắt ngang qua thân cho thấy điểm phát sinh quan Những tế bào mô phân sinh nhỏ xếp khít nhau, xung quanh vùng ngoại biên mơ phân sinh vùng có vơ số khoảng trống tế bào Mô khuyết cần cho hấp thu oxy chuyển oxy đến hệ thống rễ - Rễ: Phẫu thức cắt ngang rễ cho thấy rễ có phần: ngồi vùng vỏ, bên trụ trung tâm - Cấu tạo vùng vỏ gồm phần: + Dưới biểu bì lớp nhu mơ đạo có chứa sắc tố, lớp mà rễ có màu tím đưa ánh sáng + Xung quanh trụ lớp nhu mô đạo + Giữa vùng vùng vỏ lớp nhu mô khuyết, lớp giúp rễ hấp thu oxy + Trụ đa cực bao quanh lớp nội bì chun hóa chu ln Hoạt động mơ phân sinh rễ yếu Thành phần hóa học bèo lục bình Bảng Thành phần hóa học giá trị dinh dưỡng lục bình AI Quy trình xử lý nước thải bèo lục bình Nguồn nước sử dụng bèo lục bình để xử lý - Bèo lục bình nên sử dụng cho kênh mương thoát nước Nước thải sinh hoạt, đô thị, công nghiệp thải cống nước Sẽ có hệ thống chắn, lọc rác thải lớn có xe hốt xử lý riêng Còn lại nước hỗn hợp nước thải, cặn nhỏ thải tự nhiên cơng trình xử lý nước thải chưa xử lý hết [2] - Nước thải sông, kênh rạch chứa chất ô nhiễm với môi trường Lúc ta thả bèo lục bình xuống với mật độ che phủ hệ thống kênh rạch khoảng 10-20% Sau tuần bèo tăng số lượng nhanh nước có nhiều chất hữu [2] - Trong nước thải có chất hữu cơ, chất rắn, P, N, kim loại, vi sinh bật có khả gây bệnh Lúc vai trị bèo lục bình làm giảm tiêu hao chất [2] Quy trình xử lý nước thải bèo lục bình Hình Sơ đồ chuyển hóa Nitơ tronh hệ thống xử lý nước thải - Lá bèo tây ban ngày quang hợp cung cấp lượng lớn ôxy cho vùng rễ Giúp tạo phản ứng phân hủy chất hữu nước, thúc đẩy trình lắng động phospho - Bèo phát triển nhanh bao phủ bề mặt sau vài tuần giảm lượng nắng chiếu xuống mặt nước, ngăn cản gió, giảm nhiệt độ chênh lệch nước Giúp trình lắng đọng chất nhanh [2] - Bèo lục bình có lớp rể dày đặc nhỏ li ti tạo điều kiện cho vi sinh vật bám vào, thúc đẩy trình xử lý nước thải loại bỏ khuẩn bệnh Rể có chức hút chất hữu lửng lơ làm lại nguồn nước - Các chất lắng đọng mặt nước xảy phản ứng tạo khí thối lên phía bị lục bình hút hết nên khơng cịn mùi => Ngồi bèo lục bình cịn hấp thụ chất lân, đạm, chất kim loại xử lý trực tiếp chất ô nhiễm nước thải.Trong trình xử lý nước thải bèo lục bình vơ hình chung phương pháp tạo đa dạng sinh thái cho vùng xử lý Các lồi chim, bị sát khác tìm kiếm đến Tạo cảnh quan xanh đẹp cho môi trường sống BI Ưu, nhược điểm việc xử lý nước thải bèo lục bình Ưu điểm + Loại bỏ chất thải hữu chứa tong nước thải cần xử lý Thu hồi lại chất dinh dưỡng hấp thụ + Quá trình xử lý nước thải hiệu nhận không nhanh Nhưng ổn định lâu dài nguồn nước thải có nồng độ COD, BOD thấp độc tố [2] + Chi phí đầu tư cho bèo khơng nhiều + Q trình xử lý đơn giản khơng địi hỏi nhiều cơng nghệ phức tạp Trong q trình xử lý nước thải bèo tây tạo đa dạng sinh học [2] + Sử dụng bèo tây xử lý nước thải mà không cần cung cấp chất dinh dưỡng cho suốt trình lọc nước nên tiết kiệm chi phí mà cịn ứng dụng khu vực có điều kiện tài thấp Nhược điểm + Rễ bèo tây nơi trú ngụ, sinh sơi lồi vi sinh vật gây bệnh Chúng tác nhân sinh học gây ô nhiễm môi trường + Bèo có tốc độ phát triển nhanh nên cần phải vớt thường thuyên, không vớt xảy tình trạng tắc nghẽn, tràn bèo bên tải [2] + Khi hàm lượng chất dinh dưỡng nước giảm bèo già cần vớt bèo Khi bèo tây xử lý nước ô nhiễm, chúng già cỗi chết dần, gây ô nhiễm bốc mùi nghiêm trọng [2] Công dụng bèo lục bình + Bèo tây sử dụng y học làm nguyên liệu thuốc chữa bệnh + Làm thức ăn cho gia súc, làm phân, làm nấm rơm + Xơ bèo thu hoạch luộc phơi khô Bện thành dây quấn quanh thân tre, trúc làm nguyên liệu xản xuất hàn mỹ nghệ, bàn ghế chất lượng cao + Tác dụng lọc nước, làm ao hồ PHẦN II: DỊCH BÀI BÁO BIOLOGICAL AND CHEMICAL WASTEWATER TREATMENT PROCESSES (Note 1:4.4.6-4.4.10) 4.4.6 Công nghệ lọc sinh học Hệ thống cơng nghệ lọc sinh học (RBC) ( Hình 33) thực để sửa đổi cải tiến quy trình xử lý có quy trình xử lý thứ cấp thứ ba RBC thực thành cơng ba bước q trình xử lý sinh học, loại bỏ BOD5, nitrat hóa khử nitrat khử nitơ Q trình màng sinh học cố định hệ thống xử lý sinh học cố định hệ thống xử lý sinh học hiếu khí kỵ khí để loại bỏ hợp chất nitơ cacbon từ nước thải ( Hình 34) Hệ thống lắp đặt RBC (Hình 35) thiết kế Hình 33 Sơ đồ RBC dãn động khơng khí RBC bao gồm media, trục, ổ đĩa, ổ trục nắp ( Hình 34) Phần cứng RBC bao gồm media nhựa trịn có đường kính lớn cách nhau, gắn trục nằm ngang hỗ trợ ổ trục quay chậm động điện Các media nhựa làm vật liệu polystyrene polyethylene gấp nếp với thiết kế mật độ khác Các thiết kế mơ hình dựa việc tăng diện tích bề mặt độ cứng, cho phép đường dẫn dòng nước thải quanh co kích thích hỗn loạn khơng khí Hình 34 Cơ chế mơi trường tăng trưởng đính kèm hệ thống RBC Hình 35 Hệ thống RBC 4.4.7 Loại bỏ sinh học chất dinh dưỡng 4.4.7.1 Loại bỏ phospho sinh học Người ta đồng ý rộng rãi vi sinh vật sử dụng axetat axit béo để tích tụ polyphotphat dạng poly-β hydroxybutyrat, polyme axit Cơ chế xác dựa việc sản xuất tái tạo adenosine diphosphate (ADP) vi khuẩn, liên quan đến adenosine triphosphate (ATP) Q trình loại bỏ photphat địi hỏi điều kiện kỵ khí thực sự, xảy khơng có người cung cấp oxy khác Hình 36 cho thấy trình loại bỏ phốt phát Quá trình cần bể hẹp dài để trì dịng chảy phích cắm Hình 36 Q trình loại bỏ phosphat 4.4.7.2 Loại bỏ nitơ sinh học Quá trình nitrat hóa khử nitrat hóa nguyên nhân tạo N2O ( Hình 37) Hình 38 cho thấy hệ thống nitrat hóa/ khử nitơ để loại bỏ nitơ cách sinh học Hình 37 Sơ đồ minh họa q trình nitrat hóa khử nitrat hóa chịu trách nhiệm giải phóng N2O Hình 38 Hệ thống Nitrat hóa/ khử nitơ để loại bỏ nitơ sinh học 4.4.8 Xử lý thực vật Xử lý thực vật trình xử lý nhằm giải vấn đề mơi trường cách thực nhà máy làm giảm ô nhiễm môi trường mà không cần đào chất ô nhiễm thải bỏ chúng nơi khác Xử lý thực vật làm giảm nồng độ chất ô nhiễm đất nước bị ô nhiễm sử dụng thực vật có khả tích tụ, phân hủy loại bỏ kim loại nặng, thuốc trừ sâu, dung môi, chất nổ, dầu thơ dẫn xuất nó, vô số chất gây ô nhiễm ô nhiễm khác từ nước loại đất Hình 39 đến 44 cho thấy thiết kế vùng đất ngập nước xây dựng, nơi diễn trình xử lý thực vật Hình 39 Hình ảnh mặt cắt dịng chảy bề mặt điển hình xây dựng vùng đất ngập nước Hình 40 Các thành phần luống sậy dòng chảy ngang: (1) vùng thoát nước bao gồm tảng đá lớn, (2) ống thoát nước thải qua xử lý, (3) vùng rễ, (4) lớp lót khơng thấm, (5) đất sỏi, (6) nước thải hệ thống phân phối, (7) lau sậy Hình 41 Hệ thống mặt nước tự 10 Hình 42 Hệ thống dịng chảy bề mặt Hình 43 Các thành phần đất ngập nước xây dựng mặt nước tự Hình 44 Các thành phần hệ thống thảm thực vật ngập nước Việc kết hợp kim loại nặng, chẳng hạn thủy ngân, vào chuỗi thức ăn vấn đề xấu Xử lý thực vật hữu ích trường hợp này, thực vật 11 tự nhiên thực vật chuyển gen phân hủy thực vật tích lũy chất gây nhiễm độc hại phận mặt đất chúng, sau thu hoạch để chiết xuất Các kim loại nặng sinh khối thu hoạch cô đặc cách đốt tái chế để thực công nghiệp Rhizofiltration loại xử lý thực vật bao gồm lọc nước thải qua khối lượng lớn rễ để loại bỏ chất độc hại chất dinh dưỡng dư thừa Phytoaccumulation phytoextraction cấy thực vật tảo để loại bỏ chất ô nhiễm chất gây ô nhiễm từ nước thải vào sinh khối thực vật thu hoạch Các sinh vật tích tụ nhiều lượng chất ô nhiễm thông thường từ đất gọi chất siêu tích tụ, có vô số bảng hiển thị chất ô nhiễm khác cần tham khảo Trong trường hợp có chất ô nhiễm hữu cơ, chẳng hạn thuốc trừ sâu, chất nổ, dung mơi, hóa chất cơng nghiệp chất xenobiotic khác, số loài thực vật biến chất thành khơng độc q trình chuyển hóa chúng q trình gọi chuyển hóa thực vật Trong số trường hợp khác, vi sinh vật sống cộng sinh với rễ có khả chuyển hóa chất nhiễm nước thải số thực vật biến chất thành khơng độc q trình trao đổi chất chúng trình gọi q trình chuyển hóa thực vật Trong số trường hợp khác, vi sinh vật sống cộng sinh với rễ có khả chuyển hóa chất nhiễm nước thải số thực vật biến chất thành khơng độc q trình trao đổi chất chúng trình gọi q trình chuyển hóa thực vật Trong số trường hợp khác, vi sinh vật sống cộng sinh với rễ có khả chuyển hóa chất ô nhiễm nước thải Hình 45 cho thấy mơ nơi diễn q trình lọc thân rễ, phân hủy thực vật tích lũy thực vật 12 Hình 45 Lọc thân rễ, phân hủy thực vật tích tụ thực vật 4.4.9 Vermifiltration Ni trùn quế việc thực số loài giun đất, chẳng hạn Eisenia fetida (được gọi wiggler đỏ, brandling, phân giun) Lumbricus rubellus, để làm phân trùn quế hay gọi mùn trùn quế sản phẩm cuối trình phân hủy chất hữu coi loại phân sinh học giàu dinh dưỡng chất điều hịa đất Việc ni trùn quế thực để biến phân gia súc, thức ăn thừa chất hữu thành loại phân bón sinh học giàu chất dinh dưỡng Khả sử dụng giun đất để phân hủy quản lý bùn thải bắt đầu vào cuối năm 1970 gọi phân trùn quế Việc đưa giun đất vào hệ thống lọc, gọi hệ thống Vermifiltration, José Toha chủ trương vào năm 1992 Vermifilter sử dụng rộng rãi để xử lý nước thải, dường có hiệu xử lý cao, bao gồm ổn định đồng nước thải bùn Vermifiltration sử dụng rộng rãi để xử lý nước thải, dường có hiệu xử lý cao, bao gồm ổn định đồng nước thải bùn Lọc dọc phương pháp xử lý khả thi để giảm ổn định bùn thải trạng thái lỏng điều kiện tối ưu Phân trùn quế liên quan đến hoạt động chung giun đất vi sinh vật tăng cường đáng kể trình phân hủy bùn Giun đất hoạt động máy pha trộn học cách trộn lẫn chất hữu cơ, chúng thay đổi thành phần vật lý hóa học nó, làm giảm dần tỷ lệ C: N, tăng diện tích bề mặt tiếp xúc với vi sinh vật làm cho phù hợp nhiều cho hoạt động vi khuẩn 13 phân hủy sâu Xuyên suốt hành lang ruột giun đất, chúng di chuyển đoạn phân giàu vi khuẩn, đồng chất hữu Sự đa dạng vi khuẩn tăng cường tìm thấy lọc vermifilter so với lọc sinh học thông thường khơng có giun đất Ngun tắc sử dụng giun đất để xử lý bùn thải dựa nhận thức có mát sinh khối lượng thực chuỗi thức ăn kéo dài So với công nghệ ổn định bùn trạng thái lỏng khác, chẳng hạn phân hủy kỵ khí phân hủy hiếu khí, vermifiltration kỹ thuật chi phí thấp phù hợp mặt sinh thái phù hợp để xử lý bùn thải nhà máy xử lý nước thải quy mô nhỏ nước phát triển Hình 46 minh họa sơ đồ máy lọc vermifilter, nơi giun đất nằm lớp lọc Hình 46 Sơ đồ sơ đồ máy lọc vermifilter Một ứng dụng quan trọng xử lý phân gia súc Hình 47, phân xả từ chuồng trại sang bể chứa nước thải thơ sau nước thải thơ sàng lọc để tách chất thải rắn khỏi phân Nước thải sàng lọc sau đưa vào máy lọc vermifilter để sản xuất phân trùn quế Nước thải lọc sau lưu trữ bể lắng Sau đó, nước thải lọc đưa đến vùng đất ngập nước xây dựng, nơi diễn trình xử lý thực vật Nước tinh khiết sau sử dụng để xả nước từ chuồng trại 14 Hình 47 Sơ đồ hệ thống xử lý phân có chứa quy trình lọc tiết xử lý thực vật (Đã sửa đổi vẽ lại từ Morand cộng sự) 4.4.10 Tế bào nhiên liệu vi sinh Các tế bào nhiên liệu vi sinh (MFC) cho phép vi khuẩn phát triển cực dương cách oxy hóa chất hữu dẫn đến giải phóng điện tử Cathode phóng với khơng khí để cung cấp oxy hịa tan cho phản ứng electron, proton oxy cathode, kết hoàn thành mạch điện sinh lượng điện ( Hình 48) Hình 48 Sơ đồ thành phần thiết yếu MFC 15 KẾT LUẬN Xử lý nước thải bèo lục bình sử dụng nhiều chi phí rẻ, khả hấp thụ kim loại nặng chì, thủy ngân, strontium chất hữu chưa phân hủy, xử lý có mơi trường nước Tác dụng lục bình rễ dài Tốc độ xử lý hút, lọc nước thải rễ lục bình tuyệt vời Lục bình xem giải pháp cho lọc xử lý chất thải hiệu quả, thân thiện giá rẻ bậc mà tận dụng Loài thủy sinh hay thả hồ cá, hồ nước nhân tạo để giữ cho nước người ta biết khả làm nước lục bình Các khảo sát khẳng định, hệ thống hồ có trồng lục bình nước loại cá cảnh sinh vật nói chung ni có sức sống cao so với hồ khơng có lục bình 16 TÀI LIỆU THAM KHẢO ➢ Tiếng Việt [1] Nguyễn Thị Thanh Tâm Nghiên cứu xử lý nước thải chăn ni heo lục bình Eichhornia crasipes [2] http://moitruonghaidang.com/xu-ly-nuoc-thai-bang-beo-tay/ ➢ Tiếng Anh [3] Mohamed Samer (2014) Biological and Chemical Wastewater Treatment Processes TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC KHOA… CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc PHIẾU ĐÁNH GIÁ TIỂU LUẬN Học kỳ (Ký ghi rõ họ tên) ... tạo bèo lục bình Thành phần hóa học bèo lục bình II Quy trình xử lý nước thải bèo lục bình Nguồn nước sử dụng bèo lục bình để xử lý Quy trình xử lý nước thải bèo lục bình. .. bèo lục bình Bảng Thành phần hóa học giá trị dinh dưỡng lục bình AI Quy trình xử lý nước thải bèo lục bình Nguồn nước sử dụng bèo lục bình để xử lý - Bèo lục bình nên sử dụng cho kênh mương nước. .. ỨNG DỤNG CỦA BÈO LỤC BÌNH TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI Giới thiệu bèo lục bình I Hình Cây bèo lục bình Nguồn gốc - Bèo lục bình cị gọi bèo tây loại thường sông nước ao hồ nơi ẩm ướt Lục bình có nguồn