Luận văn thạc sĩ Khoa học Môi trường: Nghiên cứu khả năng xử lý nước mặt bị ô nhiễm hữu cơ bằng cây bèo Nhật Bản

36Hình 4-1: Đồ thị kha năng sinh trưởng của bèo trong môi trường nước có các mức độ ô nhiễm khác nhau 38 Hình 4-2: Đỗ thị sinh trưởng của bèo với các mật độ ban đầu khác nhau qua thờisim

Đỗ Thanh Định

LEN CỨU KHẢ NANG XỬ LÝ NƯỚC MAT BỊ Ô NHIÊM HỮU CO

BẰNG CAY BEO NHẬT BAN

LUẬN VĂN THAC SĨ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TAO BỘ NÓNG NGHIỆP VÀ PINT

TRUONG ĐẠI HỌC THUY LỢI

Đỗ Thanh Định

Chuyên ngành: Khoa học Môi trường

.098.608502 0003

LUẬN VĂN THẠC

Người hướng dẫn khoa học:

1 TS Lê Văn Nha

2 PGS.TS.Lê Thị Nguyên.

Hà Nội 2011

LÝ LỊCH KHOA HỌCLLY LICH SƠ LƯỢC:

Ho vả tên : Đỗ Thanh Định Giới tính: Nữ

Ngày, tháng, năm sinh > 18/08/1984 Nơi sinh: Hà Nội

(Qué quán: Yên Chính ~ Ý Yên = Nam Định

Dân tộc: — Kinh

“Chức vụ, đơn vị công tác trước khi di học tập, nghiên cứu:Nghiên cứu viên

“Chức vụ, đơn vị công tác hiện tại: Nghiên cứu viên

“Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 70/51, Phố Lương Khánh Thiện, Quận Hoàng Mai,

Hà Nội

Điện thoại cơ quan: "Điện thoại nhà riêng:

Email: thanhdinh1808@ gmail.com Di dong: 0912842789

II QUÁ TRÌNH ĐÀO TA

1 Trung học chuyên nghiệp:

Hệ dio tạo Thời giant din

Nơi học (rưởng, thành phổ)

Chính quy — Thòigant - 09/2003 đến - 062008

Nơi học (nường, thành phố): Đại học Thủy lợi, Hà Nội.

"Ngành học: Kỹ thuật quản lý tài nguyên nước.

“Tên đỗ án, luận án hoặc môn thi tỗt nghiệp: Quy hoạch, cải tạo hệ thống tiêu

thoát nước huyện Hoài Đức ~ Hà Nội

aly và nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: Ngày 26/05/2008, tal trường

Đại học Thủy lợi ~ Hà Nội.

Người hướng dẫn Th.S Nguyễn Quang Phi

3 Thạc si

Hệ đảo to: Sau đại học Thời ginlừ 09/2009 đến 09/2011

Nơi học (tưởng, thành phố): Trường Đại học Thủy lợi, Hà Ni

"Ngành học: Kỹ thuật Môi trường,

“Tên luận văn: Nghiên cứu khả năng xử lý nước mặt bị ô nhỉ m hữu cơ bằng

cây bèo Nhật Bản

Người hướng din: TS Lê Văn Nh; PGS.TS Lê Thị Nguyên

"Ngày và nơi bảo vệ:

3 Trình độ ngoại ngữ ( biét ngoại ngữ gi, mức độ): Tiếng Anh, trình độ B

4 Học vị; học hàm, chức vụ kỹ thuật được chính thức cấp; số bằng, ngày cắp và noi

cấp:

THỊ QUÁ TRÌNH CONG TÁC CHUYÊN MON TỪ KHI TÓT NGHIỆP ĐẠI HỌC :

Thời gian Noi công tác ‘Ging việc đảm nhiệm,

“Viện Môi trường Nông nghiệp — Phú | Nghiên cứu viên

Đô - M8 Tri - Từ Liêm - Hà Nội

IV KHEN THƯỜNG VÀ KỶ LUAT TRONG QUÁ TRÌNH HỌC CAO HỌC:

Ngày 26 thing 09 năm 2011

“Xác nhận của cơ quan cử đi học "Người khai ký tên.

(Ký tên, đồng dấu)

Đỗ Thanh Định

LỜI CẢM ƠN

Đề tai: “Nghiên cứu khả năng xử lý nước mặt bị ô nhiễm hitu cơ bằng cây

bèo NI lật Ban” được hoàn thành tại trường Đại học Thuỷ lợi - Hà Nội Trong suốtquá trình nghiên cứu, ngoài sự phan đấu nỗ lực của bản thân, tác giả đã nhận được sự.chi bảo, giáp đỡ tân tình của các thay giáo, cô giáo, của bạn bé va đồng nghiệp

“Tác giả xin chân thành cảm ơn Ban giám hiệu nhà trường, thầy cô giáo Khoa Sau

si học, thầy cô giáo cá bộ môn trong Trường Dei học Thuỷ lợi Hà Nội

“Tác gid xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc tới TS Lê Van Nha, PGS.TS Lê Thị

"Nguyên đã tận tỉnh hướng dẫn, giúp đỡ tôi hoàn thành luận văn này,

“Tác giả xin chân thành cảm ơn: Viện Môi trường Nông nghiệp đã tạo điều kiện

thuận lợi về cơ sở vat chất để nghiên cứu thực nghiệm các nội dung của đề tài

Xin bầy tỏ sự cảm ơn sâu sắc đến bạn bề đồng nghiệp đã có những ý kiến góp ýcho tôi hoàn chỉnh luận văn.

“Xin cảm ơn các cơ quan, don vị, cá nhân đã giúp đờ tôi trong quá trình điều tra thu

thập tài liệu phục vụ để tài

Cuối cùng xin cảm ơn tắm lòng của những người thân yêu trong gia đỉnh đã động

viên, cổ vũ, tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành

luận văn tốt nghiệp

Ha Nội, ngày 26/09/2011

“Tác giả

Đỗ Thanh Định

1⁄2 Phạm vi và đổi tượng nghiên cứu

1.3 - Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài

CHƯƠNG2: TONG QUAN CÁC VAN DE NGHIÊN CÚU

2.1 Ô nhiễm hữu cơ trong nước mặt và các phương pháp truyền thống,

xử lý nguồn nước bị ô nhiễm

3.1.1 Các nguồn gây ô nhiễm và quá trình 6 nhiễm nước mặt

2.1.1.1 Khái niệm về ô nhiễm nước

2.1.1.2 Đặc điểm của nguồn nước mặt

2.1.1.3 Các nguồn gây ô nhiễm

2.1.1.4, Quá trình ô nhiễm nước mặt eNO

2.1.2 Quá trình tự lầm sach của nguồn nước mặt

2.2 Công nghệ dùng thực vật để xử lý 6 nhiễm hữu cơ trong nước

3.2.1 Khái quất về công nghệ dùng thực vật thủy sinh xử lý mước bị 6

2.2.3, Một số hệ thống xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên

nhiễu hữu cơ bằng thực vật thấy sinh

2.2.5 Cơ sở lý thuyết của phương pháp xử lý nước thải bằng thực vật

CHƯƠNG 3: NỘI DUNG VA PHƯƠNG PHAP NGHIÊN CUU

3.1 Đối tượng nghiên cứu

3.2 Nội dung nghiên cứu

3.3 Phương pháp nghiên cứu

3.4 Bố trí thí nghiệm nghiên cứu 30)

3.3.1, Địa điền Thí nghiệm +0

3.3.2, Các thông số mẫu nước dig trong nghiên cit thí nghiện 30

3.3.3.§ơ đồ và công thức thí nghiệm

3.3.4 Thời gian theo dõi thí nghiệm.

3.3.5 Diéu kiện thí nghiệm

ic nội dung thí nghiệm.

3.4.1 Nghiên cứu khả năng sinh trưởng của cây Bèo Nhật Bản trong môi

trường nước bị 6 nhiễm 333.4.1.1, Khả năng sinh trưởng của bèo trong môi trường nước ở 3 mức.

độ ô nhiễm khác nhau 33

3.4.1.2 Ảnh hưởng của mật độ ban đầu đến sinh trưởng của bẻo 33

3.4.2, Nghiên cứu khả năng xứ lý nguôn mước 6 nhiễm của bèo Nhật Bản

33

3.4.2.1, Nghiên cứu khả năng xử lý của bèo Nhật Bản ở 3 mức độ 6

33 3.4.2.2 Nghiên cứu ảnh hưởng của mật độ bèo Nhật Bản đến hiệu quả

nhiễm khác nhau của nguồn nước

xử lý nước 6 nhiễm oe : -.343.4.3, Nghiên cứu tác dụng của sự thu hoạch sinh khối bèo Nhật Bản dénhiệu quả xứ lý nước 6 nhiễm 34

3.4.4, Nghiên cứu ảnh hướng của bê mặt thoáng đến hiệu quả xi lý nước

6 mhiém

3.4.5 Nghiên cứa xứ lý nguén nước ô nhiễm ở quy mồ pilot

CHUONG 4: KET QUÁ NGHIÊN COU VÀ THẢO LUAN

4.1 Khả năng sinh trưởng của cây bèo Nhật Bản trong môi trường.

nước mặt bị ô nhiễm hữu cơ ở các nồng độ khác nhau

4.1.1 Khả năng sinh trưởng của bèo trong môi trường nước có các mie

độ 6 nhiễm khác nhau 374.1.2 Ảnh hưởng của mật độ ban đầu đến sinh trưởng của bèo Nhật

Ban 39

4.2 Khả năng xử lý nước mặt bị ô nhiễm hữu cơ của cây bèo Nhật Bản

40 4.2.1, Nghiên cứu khả năng xử lý của bào Nhật Bản ở 3 mức độ 6 nh

khác nhau của nguồn nước 40

4.2.2 Nghiên cứu ảnh hướng của mật độ bèo ban đầu đến hiệu quả xử bi

4

nước ô nhiễm

4.2.3 Nghiên cứu ảnh hưởng của sự thu hoạch sinh khối bèo đến hiệu

quả xử lý nước 6 nhiễm ‘7

4.2.4 Nghiên cứu hiệu quả xứ lý nước 6 nhiễm ở các mật độ bèo khác

nhau khi bé mặt có khoảng trồng thoáng

4.25, Nghiên cứu xử lý nguẫn nước 6 nhiễm ở quy mồ pif@ 74CHƯƠNG 5: KET LUẬN VA KH

Kết luật

Kiến nghị

TÀI LIEU THAM KHẢO

PHU LUC.

DANH MỤC HÌNHHình 2 $0 đồ ng lim sạch trong hệ thống xử lý nước thải 9

"Hình 2-2: Mỗi quan hệ giữa thực vật thủy sinh và VSV hiểu khí trong ao hd 20Hình 3-1: Sơ đồ tổng thể bổ tr thí nghiệm 32Tình 3-2: Sơ đồ bố thí nghiệm xử lý nguồn nước ở quy mô pilot 36Hình 4-1: Đồ thị kha năng sinh trưởng của bèo trong môi trường nước có các mức

độ ô nhiễm khác nhau 38

Hình 4-2: Đỗ thị sinh trưởng của bèo với các mật độ ban đầu khác nhau qua thờisim 40Hình 4-3: Đồ thị sự thay d6i hàm lượng TSS qua thời gian thí nghiệm 42

Hình 4-4 ) xử ly COD theo mức độ ô nhiễm 43

Hình 4-5: Đồ thị BOD, của các mức 6 nhiễm khác nhau qua thời gian TN “4Hình 4-6: Đỗ thị hàm lượng NHy-N khi xử lý ở các mức 6 nhiễm khác nhau qua thời gia 46Hình 4-7: Đồ thị hàm lượng PO, * khi xử lý ở các mức 6 nhiễm khác nhau qua thờigian 48Hình 4-8: Dé thị him lượng TSS trong nước với mật độ bẻo Nhật Bản khác nhau.qua thời gian 50

Hình 4-9; Đề thị COD trong nước với mật độ bèo Nhật Bản khác nhau qua thời gian.

32 Hình 4-10: Đồ thị BOD trong nước với mật độ bèo Nhật Bản khác nhau qua thời

Hình 4-14: Đồ thị thay đổi COD trong nước với mật độ bèo Nhật Bản khác nhauqua thời gian 61Hinh 4-15: Đồ thị BODs trong nước với mật độ béo Nhật Bản khác nhau qua thời

gian “

Hình 4-16: Đỗ thị him lượng NH-N trong nước với mật độ béo Nhật Bản khác nhau qua thời gian thí nghiệm: 64Hình 4-17: Đồ thị hàm lượng PO, * trong nước với mật độ bèo Nhật Bản khácnhau qua thời gian thí nghiệm: 66Hình 4-18; D6 thị him lượng TSS trong nước với mật độ bẻo Nhật Bản khác nhau

«qua thời gian thí nghiệm, 68

Hình 4-19: Đồ thi COD trong nước với mật độ béo Nhật Bản khác nhau qua thời

“ Hình 4-20: Đ thị BOD trong nước với mật độ bèo Nhật Bản khác nhau qua thời gian thí ng

gian thí nghiệm n

Hình 4-21: Đỗ thị hàm lượng NHj-N trong nước với mật độ bèo Nhật Bản khác

nhau qua thời gian 73

Hin 4-22: Đồ thị him lượng PO "của các mức ô nhiễm khác nhau qua thôi gian74

DANH MỤC BẢNG

Bang 2-1: Các loài thực vật xử lý nước thai điền hình l3 Bảng 2-2: Các loại cây có tác dụng làm sạch môi trường nước 13Bảng 3-1: Các thông số của mẫu nước dùng trong

Bang 4-1 : Khả nin;

tghiệm 30

h trưởng của béo trong môi trường nước có các mức độ ônhiễm khác nhau mrBăng 4.2: Sinh trường của bêo với các mật độ ban dẫu khác nhau 29Bảng 43 : Sự thay đổi him lượng TSS qua thời gin thi nghiệm 41Bảng 44 : Hiệu suit (

"Bảng 4-5: Kết quả xử lý COD theo mức độ ö nhiễm qua thời gian TN

%4) xử lý TSS của cây Bêo Nhật Bản theo thời gian Al

Bang 4-6 : Hiệu suất (%) xử lý COD của cây Bèo Nhật Bản với các mức 6 nhịkhác nhau theo thời gian 43Bang 4-7: Kết qua xử lý BODs theo mức độ 6 nhiễm qua thời gian TN 43Bang 4-8 : Hiệu suit ( ) xử lý BODs của cây Béo Nhật Bản theo thời gian 44

Bang 4-9 : Ham lượng NHs-N của các mức ô nhiễm khác nhau 46

Bang 4-10 Hiệu quả xử lý NH-N (%) của cây Bêo Nhật Ban theo thời gian 46

“Bảng 4-11 : Hàm lượng PO * của các mức ô nhiễm khác nhau 48Bang 4-12 : Hiệu quả xử lý PO, ` (%) của cây bèo Nhật Ban theo thời gian 48

‘Bang 4-13: Him lượng và hiệu suất xử ly TSS trong nước mặt với mật độ béo Nhật Bản khác nhau qua thời gian thí nghiệm s0 Bang 4-14 ; Him lượng và hiệu suất xử lý COD trong nước với mật độ bèo Nhật Bản khác nhau qua thời gian thí nghiệm sĩBảng 4-15 : Hàm lượng và hiệu suất xử lý BOD; trong nước với mật độ béo NhậtBản khác nhau qua thời gian thi nghiệm 32Bang 4-16 : Ham lượng và hiệu suất xử lý NHs-N trong nước với mật độ bèo NhậtBản khác nhau qua thai gian thí nghiệm s4

Bảng 4-17; Hàm lượng và hiệu suất xử lý PO, ` trong nước với mật độ bèo Nhật

Ban khác nhau qua thời gian thí nghiệm 56

Bang 4-18 — : Hàm lượng TSS trong nước với mật độ bèo Nhật Bản khác nhau qua

thời gian thí nghiệm 58

Bang 4-19 : Hiệu suất xử lý TSS (%) trong nước với mật độ bèo Nhật Ban khácnhau qua thời gian thí nghiệm 58 Bang 4-20 : COD trong nước với mật độ béo Nhật Bán khác nhau qua thời gian thi

nghiệm 60

Bảng 4-21: Hiệu suất (%) xử lý COD trong nước với mật độ bèo Nhật Bản khác.nhau qua thời gian thí nghiệm 60

Bang 4-22 : Hàm lượng BODs trong nước với mật độ bèo Nhật Bản khác nhau qua

thời gian thí nghiệm 61 Bảng 4-23 : Hiệu suất (%) xử lý BOD trong nước với mật độ bèo Nhật Ban khác nhau qua thôi gian thí nghiệm ol Bảng 424: Him lượng NIly-N trong nước với mật độ bèo Nhật Bản khác nhauqua thời gian thi nghiệm 6Bang 4.25 : Hiệu suất (%) xử lý NHs-N rong nước với mật độ béo Nhật Bản khácnhau qua thời gian thí nghiệm 6Bing 4.26 : Ham lượng PO, ` tong nước với mật độ béo Nhật Bản khác nhau quathời gian thí nghiệm 6Bảng 4-27 : Hiệu suất (%) xử lý PO, * trong nước với mật độ bèo Nhật Bản khácnhau qua thời gian thí nghiệm 6

Bang 4-28 : Him lượng TSS trong nước với mật độ bèo Nhật Bản khắc nhau qua

thời gian thí nghiệm “1

Bang 4-29 : Hiệu suit xử lý TSS trong nước với mật độ bẻo Nhật Bán khác nhau

qua thời gian thí nghiệm “1 Bảng 4-30 ; Hàm lượng COD trong nước với mật độ bèo Nhật Bản khác nhau qua thời gian thí nghiệm o Bảng 4-31 : Hiệu qui xử lý COD tong nước với mật độ bèo Nhật Bản khác nhau aqua thời gian thi nghiệm “

Bang 4-32 : Him lượng BODs trong nước với mật độ bèo Nhật Bản khác nhau qua

thời gian thí nghiệm 70

Bảng 4.33 : Hiệu suất 4) xử lý BODs trong nước với mật độ béo Nhật Bản khác nhau qua thời gian thí nghiệm 70 Bảng 4-34 : Hàm lượng NHy-N trong nước với mật độ bèo Nhật Bản khác nhau aqua thời gian thí nghiệm m

Bảng 4-35 : Hiệu quả xử lý NHy-N trong nước với mật độ béo Nhật Bản khác nhau

aqua thời gian thí nghiệm nBảng 4-36 : Hàm lượng PO,” của các mức 6 nhiễm khác nhau qua thời gian thí

CHƯƠNG 1: MỞ DAU1.1 Tính cấp thiết của Đề dải

"Nước là tài nguyên vô củng quỹ giá có ảnh hưởng trực tiếp đến mọi mặt

của cuộc sống con người Tài nguyên nước ngọt ở Việt Nam tương đồi phong

phú, đa dạng, không thể thiểu cho các hoạt ding của con người trong sinh

hoạt và sản xuất, trong các ngành công nghiệp, nông nghiệp, thủy sản, du lịch

và đảm bảo cho sự phát triển của các hệ sinh thái Tuy nhiên, tài nguyên nước

ở Việt Nam đang xảy ra nh ting diễn biến bat thường , đứng trước những khó khăn, thách thức.

6 Việt Nam có tới 2/3 tổng lượng nước mặt phụ thuộc từ nước ngoài như Trung Quốc, Thái Lan, Miama, Lào vi Campuchia chảy vio Các nước này đang trong quá trình công nghiệp hóa và hội nhập với nền _ kinh tế toàn cầu,

đều tận dụng , khai thác tối đa tài nguyên nước dẫn đến chất lượng nước ở'

thượng nguồn bi ô nhiễm nên khi chảy đến Việt Nam _ đã khiến cho các con

Nam bj 6 nhiễm.

sông ở Vi

Mặt khác tài nguyên nước mặt ở Việt Nam Iai phân bồ không đồng đều

theo không gian và thời gian , nhiều nơi xây ra tỉnh trang thiểu nước nghiêm trong đặc biệt khi vào mùa khô gây hạn hắn ảnh hưởng đến mùa vụ sinh

hoạt, sản xuất, và môi trường

Ngoài ra, sức ép của sự bùng nỗ din số, công nghiệp hóa, đô thị hóa, pháttriển nông nghiệp „ chăn nuôi đã khai thác khá lớn _ nguồn tải nguyên nước

'Cùng với việc sử dụng thiểu định hướng , kiểm soát lượng thải gây ô nhiễm

môi trường nước còn chưa triệt để khiển cho nguồn nước bị suy thoái, cạnkiệt, chất lượng nước đang ở tình trạng báo động

nhỉ

Một trong những vấn để nguồn nước mặt đang trở nên nguy cấp

là ô nhiễm hữu cơ Chất hữu cơ là một trong các tác n_ hân gây ô nhiễm phổ.biến nhất trong các sông „ hd Tác nhân ô nhiễm nay có nồng độ lớn trong

nước thải sinh hoạt và nước thải của một số ngành công nghiệp như: chế biến.thực phẩm, thuộc da, dệt nhuộm, chăn nuôi Ô nhiễm hữu cơ được đánh giáqua các chỉ số cân bằng oxy COD, BODs và DO Khi nguồn nước bị 6 nhiễm

nhẹ, tức là: lượng oxy hòa tan trong nước ở trên mức giới hạn cho phép ; các

chất hữu cơ sẽ bị phân hủy bởi các vi khuẩn hiểu khí và tạo thành các sản

phẩm trung gian gây 6 nhiễm như: nitrite, nitrate, sunfat, photphat, CO, Khi

nguồn nước bị nhiễm bản hữu cơ nặng, lượng oxy hòa tan giảm đến mức tốithiểu, quá trình phân hủy các chất hữu cơ sẽ do các vi kh —_ uẫn ki khi đảm

nhiệm và tạo ra các sản phẩm gây nhiễm bin nước như _ Indol, Scartol, HS,

NH;, CH gây ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường sống , sự phát triển

của hệ sinh thái cũng như việc tái sử dụng nguồn nước Hơn nữa các nguồn.nước thải trên hau hết lại chưa được xử lý hoặc xử lý chưa triệt để và thải trựctiếp ra môi trường xung quanh, vào các kênh, mương, ao hồ gây ô nhiễmnghiêm trọng và phát sinh dịch bệnh, ảnh hưởng xấu đến sức khỏe cộng

đô, làng nghề

Phuong pháp sử dụng thực vật dé xử lý nước ô nhiễm đang được các nhà

khoa học trên thé giới va trong nước quan tâm đặc biệt, do có nhiều ưu điểm.nỗi bật như: hiệu quả xử lý cao, để thực hiện, không đòi hỏi trình độ kỹ thuậtcao, chỉ phí cho xây dựng và vận hành thắp, đặc biệt là rit thân thiện với môi

trường và dễ triển khai trên diện rong Tuy nhiên, dé áp dụng công nghệ này

có hiệu quả cao, cần có những loài thực vật có các đặc tính cơ bản như phát

triển được trong môi trường bị ô nhiễm _ ở nồng độ cao, sinh trưởng nhanh ,

sinh khối lớn „ thích ứng rộng Cây bèo Nhật Bản Eichhornia crassipesSolms có thé đáp ứng được các yêu cầu trên

Với điều kiện khí hậu nhiệt đới, nóng âm như ở Việt Nam, rất thuận lợicho việc áp dụng xử lý nước bằng cây béo Nhật Bản Tuy nhiên cho đến nay,

các nghiên cứu về khả năng xử lý nước bị ô nhiễm hữu cơ của cây bèo NhậtBản trong điều kiện môi trưởng Việt Nam vẫn còn rit hạn chế, edn có nhữngnghiên cứu làm sáng tỏ hơn.

Do vậy chúng tôi tiển hành thực hiện dé tài: * Nghién cứu khá năng xứ lýnước mặt bị ô nhiễm hữu cơ bằng cây bèo Nhật Bản” nhằm góp phần giảiquyết các vấn đề nêu trên va làm cơ sở cho việc triển khai thực hiện các hệ.thống xử lý nước mặt ô nhiễm hữu cơ với chỉ phí thấp, hiệu quả cao, thânthiện với môi trường, có tính bền vững cao và phủ hợp với điều kiện ở ViệtNam.

1.1 Mục đích nghiên cứu

~_ Xác định khả năng xử lý nguồn nước bị ô nhiễm hữu cơ của cây bẻo

‘Nhat Bản ở một số nồng độ khác nhau

~_ Đề xuất các giải pháp cải tạo môi trường nước bị ô nhiễm hữu cơ bằng

‘dy bẻo Nhật Bản trong điều kiện sinh thái tự nhiên, góp phần bảo vệ môi trường và phát triển bền vững.

1.2 Phạm vi và đối tượng nghiên cứu

"Nghiên cứu được tiến hành để tìm hiểu khả năng xử lý nước mặt bị ô

m hữu cơ ở một số nồng độ khác nhau bằng cây bẻo Nhật Bản

(Eichhornia crassipes Solms) tại khu thí nghiệm của Viện Môi trường Nông nghiệp ~ Phú Đô ~ Từ Liêm ~ Hà Nội

1.3 Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tai

- VỀ mặt khoa học

"Đề tài sẽ làm sing tỏ khả năng sinh trưởng và xử lý nước bị ô nhiễm hữu

cơ của cây bèo Nhật Bản với các nồng độ chất hữu cơ khác nhau Đồng thờicác kết quả của nghiên cứu này sẽ đóng góp những cơ sở khoa học cho việc

nghiên cứu và phát triển của công nghệ sinh thái, sử dụng thực vật xử lý ô nhiễm ~ công nghệ được áp dung rộng rài và có hiệu quả cao ở nhiều nước

trên thé giới, nhưng còn đang khá mới mẻ ở Việt Nam

'VỀ mặt thực tiễn

Để tài tiến hành xác định tinh khả thi của việc ứng dụng bèo Nhật Ban décải tạo nước mặt bị ô nhiễm hữu cơ trong điều kiện môi trường ở Việt Nam.Điễu đó có ý nghĩa rất lớn cho việc lựa chọn các giải pháp phòng chống suy

thoái tải nguyên nước, bảo vệ môi trường, cũng như tăng cường nghiên cứu

ứng dụng các công nghệ thân thiện với môi trường theo tỉnh thin chủ trương

chung của đất nước ta trong thời kỳ day mạnh công nghiệp hóa và hiện đạihóa đất nước,

CHƯƠNG 2: TONG QUAN CÁC VAN ĐÈ NGHIÊN CUU

thống.2.1 Ô nhiễm hữu cơ trong nước mit và các phương pháp truyề

xử lý nguồn nước bị ô nhiễm

2.1.1 Các nguôn gây ô nhiễm và quá trình ô nhiễm nước mặt

2.1.1.1 Khái niệm về 6 nhiễm nước

Ô nhiễm nước là hiện tượng thay đổi xấu về chất lượng nước do trong

nước có chứa quá mức các thành phần vật chat, các chất độc hại và các vi

khuẩn, vi sinh vật gây bệnh đã làm suy giảm giá trị sử dụng của nước, ảnh

hưởng xấu tới sự tồn tại và phát triển của các sinh vật cũng như tới sức khỏe

của con người.

2.1.1.2 Đặc điểm của nguồn nước mặt

+ Phân bố: Nước mặt thường phân bố ở các ao hồ, sông, ngồi

+ Nhiệt độ: Thay đổi theo mùa

+ C6 hàm lượng chất rắn lơ lừng cao thay đổi theo mùa

+ Có lượng khoáng hỏa tan thay đổi theo chat lượng dat, và lượng mưa.+ Có lượng O; hòa tan cao thường gần như bão hòa và lượng CO; thấp

+ Có các vi sinh vật như: vi khuẩn, vi rút, tảo, các loại thực vật thủy xinh,

3.1.1.3 Các nguôn gây ô nhiễm

ế giới đã có

y 6 nhiễm nước đến từ nhại cũng khác nhau Dựa vào đặc tính nguồn thải, Tổ chức Y tế

phân loại sau:

& Nguồn 6 nhiễm do sinh hoạt: Là nước thải từ hộ gia đình, trường học chứa các chất thải trong quá trình sinh hoạt, vệ sinh của con người cóhàm lượng cao các chất hữu cơ, chất dinh đưỡng (phôtpho, nitơ), chấttắn và vi sinh vat

s® Nguồn ô nhiễm do công nghiệp: có thành phần và đặc tính khác nhau.

tuỳ theo từng ngành công nghiệp Ví dụ như nước thải của các nhà máy hoá

chất, nhà máy luyện kim, nhiệt điện, các xi nghiệp ma điện có chứa nhiều

chất độc hai, các kim loại nặng như phenol, xianua, crom, cadimi, chi, kẽm gây độc đối với các loài sinh vật trong nước.

Nude thải công nghiệp khi xa vào nguồn nước với khối lượng lớn có thélàm thay đổi các tính chất vật lí của nguồn nước như làm thay đổi nhiệt độ.nước, làm tăng lượng chat rắn hoà tan, lượng chat rắn lơ lửng, ảnh hưởng đếnmiu, mũi của nước.

"Nguồn 6 nhiễm do nông nghiệp: đây là nguồn 6 nhiễm do các chất hữu cơ.phân huỷ từ phân bón hữu cơ, hóa chất bảo vệ thực vật, động thực vật và các

chất thải trong nông nghiệp Các chất thải này tuy không trực tiếp gây bệnh.nhưng là môi trường tốt cho các vi tring, vi rút hoạt động, làm bệnh tật lây

Jan trong môi trường nước Ngoài ra, các hoá chất bảo vệ thực vật đùng trong nông nghiệp cũng có một phần theo nước, hồi qui trở lại sông, hồ và làm ô

nhiễm nguồn nước Các hoá chat vô cơ, nhất là các chất ding làm phân bón

hoá học cho nông nghiệp như các hợp chất phôtphat, nitrat là nguồn dinhdưỡng của quá trình phú dưỡng, làm 6 nhiễm nguồn nước

2.1.1.4 Quá trình ô nhiễm nước mị

'® Dấu hiệu đặc trưng của nguồn nước mặt bị ô nhiễm

~ Có xuất hiện các chất nổi ở trên bể mặt nước và các cặn lắng chìm xuống.diy;

~ Thay đổi tinh chat lý học (độ trong, màu, mùi, nhiệt độ );

~ Thay đổi thành phần hóa học (pH, hàm lượng các chất hữu cơ và vô cơ, các

chất độc hại );

~ Lượng oxy hỏa tan (DO) trong nước giảm do các quá trình sinh hóa để oxyhóa các chất bản hữu cơ thải vào;

~ Các vi sinh vật thay đổi về loài và số lượng, xuất hiện các vi trùng gây

bệnh;

~ Các quan thé, quản xã sinh vat cũng bị biến a

4 Sự ô nhiễm nước trong sông

Các chất gây ô nhiễm sau khi xâm nhập vào nước được lan truyền đi bởicác hiện tượng phân tán, khuếch tán, chuyển tải Trong quá trình chảy xuôixuống hạ du chúng sẽ dần dần bị phân huỷ sinh học bởi các vi khuẩn, vi sinh

vật có trong nước, Một đoạn sông khi nhận xi thải có thé chia thành 4 ving: Ving phân rã; Vũng phân huỷ mạnh; Vùng tái sinh; Ving nước sạch

+ Vũng phân rã: là ving ngay sau cửa xả nước thải vào sông Trong vùng,

nay nông độ ôxy hoà tan giảm rất nhanh do các vi khuẩn đã sử dụng dé phân

huỷ các chất ô nhiễm hữu cơ có trong nước thải.

+ Vùng phân huỷ mạnh: Tiếp sau vùng phân rã là vùng phân huỷ mạnh cácchất hữu cơ, nồng độ ôxy hoả tan giảm đến mức thấp nhất Trong vùng này

thường diễn ra cả quá trình phân huỷ ky khí ở bùn đưới đáy sông, phát sinh

ác khí độc có mùi hôi thối Đây là môi trường không thuận lợi cho các động

vật bậc cao như cá sinh sống Ngược lại, vi khuẩn và nắm phát triển mạnh.nhờ phân huỷ các hợp chất hữu cơ làm giảm BOD và tăng hàm lượng

amoniac (NH)).

+ Vũng tái sinh: Trong vùng này lượng các chất ô nhiễm đã giảm nên tốc

độ sử dụng ôxy cho phân huỷ cũng giảm thấp hơn tốc độ bổ sung ôxy do

khuếch tán từ không khí vào nước, nên nồng độ ôxy hoà tan trong nước tăng

dần Ở đây, amoniac (NH;) được nitrat hoá nhờ các vi inh vat Tảo phát triển

mạnh do hàm lượng các chất dinh dưỡng vô cơ từ quá trình phân huỷ các chat

hữu cơ tăng lên.

+ Vùng nước sạch: Các chất ô nhiễm hữu cơ gần như đã bị phân huỷ hết,nồng độ ôxy hoà tan được phục hồi trở lại như lúc ban đầu Môi trường nước

ở đây đảm bảo cho sự sống bình thường của các loài động thực vật sống trong nước,

s& Sự ô nhiễm nước trong ao, hd

Khác với sự biến đổi nước trong sông, sự biến đôi chất lượng nước trong

hồ phụ thuộc chủ yếu vào ánh sáng và nhiệt độ của nước hồ

Anh sáng là nguồn năng lượng chính cung cấp cho phản ứng quang hợpcủa các thực vật sống trong nước Phin ứng này chỉ diễn ra ở lớp nước nhất

định gin mặt thoáng của hồ.

Nhiệt độ nước hồ ảnh hưởng đến tốc độ phản ứng sinh hoá trong nước hồqua đô ảnh hưởng đến chất lượng nước h

Dòng chảy đến hỗ cung cấp các nguồn dinh dưỡng C, P, N Trong hd

không bị ô nhiễm thì nguồn bổ sung chất dinh dưỡng ít sẽ hạn chế năng suấtcủa tảo và thực vật trôi nỗi cũng như năng suất của cả hệ sinh thái hồ Trongtrường hợp các nguồn dinh dưỡng đến hồ quá nhiều và dư thừa so với nhucầu, sẽ din đến sự phát triển bùng nỗ của tảo, rong và dẫn đến một hiện tượng,

gọi là hiện tượng phú dưỡng của nước hồ hay hiện tượng nở hoa trong nước

3.1.2 Quá trình tự làm sạch của nguôn nước mặt

Qua trình tự làm sạch nguồn nước phụ thuộc vào nhiều nhân tố: lưu lượngcủa nguồn nước, mặt thoáng nguồn nước, độ sâu của nguồn nước, nhiệt độ.Bao gồm các cơ chế sau:

+ Cơ chế vật lý gồm các quá trình: Chuyển dịch nước xuôi dòng, pha

loãng, lắng đọng;

+ Cơ chế hóa học gồm các quá trình hỏa tan, kết tủa, bay hơi

+ Cơ chế sinh học là các quá trình quang hợp, phân giải hiểu khí, phân

giải yếm khí, lọc sinh học thông qua hoạt động của các loài thủy sinh vật

Chuyển dịch nước xuôi dòng, mang vật chất 6 nhiễm di xa khôi vùng tiếpnhận, hoặc ra khỏi thuỷ vực nhận chất ô nhiễm, đến những môi trường mới.Chuyển dịch xuôi dòng giáp làm sạch nước tai điểm đi, nhưng là nguyênnhân cho những quá trình khó đoán trước tai nơi đến theo hai xu thé sau: Gây

ô nhiễm tại nơi đến nếu môi trường nhận không có điều kiện thuận lợi cho.làm sạch; Phân huỷ, loại trừ hoàn toàn chất gây ô nhiễm, nếu môi trường nhận

có điều kiện thuận lợi.

"—~ / |

[FeV Pore

<7 tone eae vinesperrabuat >< strtegcndenre

/ hl

Hình 2-1:Sơ đồ tự lâm sạch trong hệ thống xử lý nước thải

Quá trình pha loãng nước thải với nguẫn nước

Khi xả nước thải vào sông hồ, nhờ chế độ thủy động học của dòng chảy,

của miệng xả và ti trong nước thải, các chất ban trong nước thải sẽ được

khuếch tán vào nước

ing đọng là quá trình chuyển trạng thái của vật chất không tan từ lơ lửng

trong khối nước sang tích luỹ trong vùng đáy Quá tinh nảy loại được vật

chất ra khỏi khối nước, làm giảm nồng độ chất ô nhiễm trong nước, tạo điều

kiện thuận lợi cho các quá trình hóa sinh tự làm sạch nước.

‘Thong thường trong tự nhiên quá trình pha loãng, chuyển dich diễn ra

thuận lợi nhất trong sông chảy xiét, còn quá trình lắng đọng diễn ra thuận lợi

hơn trong các ao, hồ

Phản ứng hoá học : Biển đổi một số chat thành những chất mới có tínhchất hoá học kh:

hơi Tốc độ phản ứng phụ thuộc phức tạp vào điều kiện môi trường, nông độ

với các chất ban đầu, như ít độc hơn, có thể kết tủa, bay

chất tham gia phản ứng, sự có mặt của các chất khác có chức năng xúc tác

mà trong nhiều trường hợp chúng ta không biết rõ ràng

Phan huy) chất hữu cơ nhờ hoạt động của sinh vật : Quá trình này thực

hiện nhờ các loại thủy sinh vật, chủ yếu là vi khuẩn, có trong nguồn nước Hoạt động của các loại sinh vat đóng vai t chủ đạo trong quá trình tự làm

sạch của nước, đặc biệt là nước bề mặt Trong một hồ nước tự nhiên bình

thường sẽ có các nhóm sinh vật như sau:

~ Thực vật: gồm các loại tảo va các loại thực vat sống trong nước

~ Động vật: nguyên sinh động vật (cơ thể chỉ gồm một tế bảo), các loại phù

du, có, sinh vật đáy (ốc, hén, cua )

- Vi sinh vật: vi sinh vật háo khí sống trong ting trên của hồ và vi sinh vật

yém khí sống trong tang đáy của hồ

Mỗi nhóm sinh vật thực hiện một công đoạn trong quá trình biến đổi vậtchất trong hd Các loại tio và thực vật nước đón nhận ánh sáng để thực hiện

‘qué trình quang hợp.

CO;+H,O yovitioeews — Hydrateacbon +O;†

Vi sinh vật hiểu khí sử dụng oxy do tảo giải phóng ra (hoặc oxy có sẵn

trong nước do hòa tan từ không khí vào) để oxy hóa các chất hữu cơ, sảnphẩm của nó là sinh khối vi sinh, khí cacbonic và nước

Chat hữu cơ +O Mees, Sinh khối + CO; +H,0

Sinh khối vi sinh được làm thức ăn cho nguyên sinh động vật Nguyên sinh

động vật lại được làm thức ăn cho các loại động vật phù du Động vật phù du,

sinh khối tảo lại là thức ăn cho các loại cá con, cá con lại là thức ăn cho cá lớn.Môi quan hệ tạo thành 1 chuỗi thức ăn, đầu vào của hệ sinh thái này là chất hữu

cơ, ánh sing mặt trời còn đầu ra của nó là các loại động vật thủy sinh Nhờ có

mỗi quan hệ trên đây mà trong thuỷ vực xảy ra quá trình tự lâm sạch.

Phan huỷ chất hữu co bằng vi sinh vật hiểu khí diễn ra thuận lợi khi: Điềukiện sống của vi sinh vật phân huỷ hiếu khí được đảm bảo; nồng độ chất 6

nhiễm không quá cao; Oxy hoa tan được cung cấp liên tục

Ở day vực nước thường thiếu oxy Quá trình phân hủy chất hữu cơ ở đầy

thường xảy ra theo cơ chế yếm khí Sản phim của nó là khí hydro sunfua

(FS), khí metan (CH,), các axit hữu cơ

Lạc sinh học: Lọc trực tiếp bởi động vật thân mềm: Mytilus cỡ 5 — 6 emlọc được 3,5 Ungay, trai dai 5 — 6 em lọc 12l/ngày, ấu trùng (ChironomusPlumosus) với mật độ 90.000 con/m’ sử dung 250g chất hữu cơ, trong đó

đồng hoá 100g, số còn lại bị vô cơ hoá:

Qua trình tự làm sạch nguồn nước phụ thuộc vào nông độ chất bản trong

đó, nó có thé bị chậm lại hoặc bị phá hủy nếu nông độ chất bản quá đậm đặc.Điều kiện khí hậu thời tiết cũng có ý nghĩa quan trong đối với sự tự lam sạch.Mưa lớn, nhiệt độ môi trường cao, cường độ chiếu sáng lớn, các chất bảntrong nguồn nước được chuyển hóa rit nhanh chóng

2.2 Công nghệ dùng thực vật để xử lý ô nhiễm hữu cơ trong nước

2.2.1 Khái quất về công nghệ dùng thực v ật thiiy sinh xử lý nước bị ônhiễm

'Công nghệ thực vật xử lý 6 nhiễm (Phytoremediation) là phương pháp sửdụng thực vật để hấp phụ, chuyển hóa, cổ định hoặc phân giải chất ô nhiễm

trong đất, nước Thuật ngữ “Phytoremediation” bắt nguồn từ “Phyto” (theo.

nghĩa Hy Lạp là thực vat) và "Remediare”(theo nghĩa Latinh là xử lý)

Công nghệ dùng thực vật dé xử lý 6 nhiễm có thé xử lý các chất hữu cơ,

kim loại nặng, thuốc trừ sâu, dung môi, thuốc súng, nước thải nông nghiệp,nước rỉ rác, chất thải khai khoáng và các chất ô nhiễm phóng xa

“Thực vật thuỷ sinh là các loài thực vật sống trong môi trường nước, bao

gdm những loài có cơ thể ngập hoàn toàn trong nước hoặc chỉ ngập một phẩn

cơ thể trong nước Thực vật thuỷ sinh sống với hình thức rất phong phú và da

dạng trong môi trường tự nhiên, có thể chia thành 3 loài chính:

Thuy thực vật sống chim: Sông và phát triển dưới mặt nước và chỉ phát

triển được ở các nguồn nước có đủ ánh sáng

Thấy thực vật sống trôi nỗi: Loài thực vật này có rễ không bám vào đắt ở

đây ma lơ lũng trong nước, thân và lá của nó phát triển trên mặt nước Chúng

tri nỗi trên mặt nước theo gió và dòng chảy Bộ rễ của chúng là nơi tạo điều

kiện cho vi khuẩn bám vào để phân huỷ các chat thải có trong nước

Thuy thực vật sống nỗi: Loài thực vat này có rễ bam vào đất nhưng thân

và lá phát triển trên trên mặt nước Loài này thường sống ở những nơi có chế

độ thuỷ triều ôn định Đại điện cho nhóm này là rừng ngập mặn

2.2.2, Một số loài thực vật thường được áp dung trong xử lý nước thải

“Tại Việt Nam, khí hậu nhiệt đới nóng âm nên hệ thực vật hết ức đa dạng, phong phú, có nhiễu loài thực vật có thể áp dụng trong các hệ thống xử lý nước thai như Bảng 2-1

Bảng 2-1: Các loài thực vật xử lý nước thai điển hình.

“Các loại thực | Tén thong dụng “Tên khoa học Phân bốvật nước.

Thực vật ngập | Rong ‘Myriophyllum spacium

nước Rong đuôi chỗ | Ceratophyllum demersum | Khẩpnơi

Dương xi nude | Azolla spp Khẩp nơi Bèo Nhật Bản _ | Eichhornia Crasipes Vùng nhiệt đổi

“Thực vật nôi và cận nhiệt đới.

Béo tim Temna spp Kiẩp nơi

Thực vật sổ Conkn Typha spp Khip noi

thân nhô lên mặt | Say Phragmites communis Khip nơi

nước Cõi bắc Juncus spp Khẩp nơi

Gái Scirpus spp Khẩp nơi

Lich Carex spp Khip nơi

Bên cạnh đó, hiện nay theo nhiều nghiên cứu thực tế đã chứng minh một

số loại cây như: ngé gai, dita nước, thủy trúc, chuối hoa cũng có khả năng

xử lý nước thải rất tốt

‘Theo nghiên cứu của GS.TSKH Nguyễn Neh

Trường Đại học Khoa học Tự nhiên, đưa ra danh sách cây dự ki

in, Bộ môn Thực vật —

sử dụng để

lâm sạch môi trường nước như Bảng 2-2 sau:

Bảng 2-2: Các loại cây có tác dụng làm sạch môi trường nước

TT “Tên khoa học nạ "Tên Việt Nam

1 | Sagittaria mựolia L Alismaraeeae — [Từ cô, Rau mắc, Né thio,

Keo néo,

Limnocharis flava (L) Buch | Limocharitaceae | Tai wrong, Trạch ta, Thủy đề

Alismaplantago-aquatica L | Alismataceae | Mã đề nước

Limnophyton abtusifolium (L) |Alismataceae |Hồthảo

‘Acorus calamus T, Acoraceae Thủy xương bd, BO núi

© | Lasia spinosa (L) Thwaites | Araceae Cốc gai, Ray gai, Rau mot

7 | Cortosperma merkussi (hassk) | Araceae Ray đuôi d

TT | Sigrossus LF Cyperaceae | Ci git thd, Lac hén

12 | Sltoralis Schrad Cyperaceae | Ci gi bién

13 |S ternatanus Reinw.ex Miq | Cyperaceae | Cổi giải ton, Hoàng thio

tròn

TẢ |S wiehurai Boeck Cyperaceae | Cối giải núi Hoàng thio núi

15 |[S/Maianis (Torr) Gray | Cyperaceae |Cöigiài sông

see Phamh

16 | Fimbristsli — Complanata | Cyperaceae | Coi quan giep, Mao thu giep (Retz) Link

17 | Cyperus flabeltiformis Roth | Cyperaceae | Cổiquạt Thùy trie, Lic di

18 | Lepironia articulate (Retz) | Cyperaceae | C6i bang

Domin

19 | Seleria poacformis Retz Cyperaceae | Dung đồngthấp

20 | Cyperus tegeriformis Roxb | Cyperaceae | Cdi bing tring, C

21 | Clans L Cyperaceae | Céi mào, Cai cao

22 | Phragmites Karka | Cyperaceae | Say núi

(Retc)Trin Bx steud

33 | Echinochloa crus galli (L)| Poaceae Có lỗng vực

beaw

24 | Paspalum scrobiculatum L Poaceae San lém, Co gà nước, Co

ding

25 | Iseilema thoreliA.Cam | Poaceae Ái sây liêm

36 | Saururas chinensis (Lour) | Poaceae Tim ếch, Tria nước

Hortex Loud

| Polygonum orientale L Saururaceae | Nghé ding, Nght bi

3S | Placcidum Roxb Polygonaceae | Neh mim

39 | Piindropiper E Polygonaceae | Nghé rim, Nghễnước

36 | P Barbarum L Polygonaceae | Nghé tia, Nght ting

31 | Peglabrum Willd Polygonaceae [Nghề nhin

38 |Pamemosnm Willd Polvgonaceae | Nghề lông diy

33 | Pogostemon pentagonus | Lamiaceae | Tu hùng 5 gbe, Hồng M5 (CBClarke ex Hook E) góc

34 | Zizania caduciflora (Turez Ex | Poaceae Cũ niễng, Lia migu

Trin.) Hand ~ Maz

2.2.3 Mét số hé thông xử tý nước thải trong điều kiện tự nhiên

L_ Trong môi tường tự hiền, các qui tinh lý, hóa vàsnh học din a rong

juan hệ giữa đất, nước, không khí, sinh vật tác động qua lại với nhau Lợi

dụng các quá trình này, người ta thiế c hệ thống để xử lý nước trongđiều kiện tự nhiên

“Thường sử dụng phé biến là các ao hỗ sinh học (ky khí, thy nghĩ,

khí), quy trình chảy tràn, thắm trên đất (các cánh đồng tưới, bãi lọc trồng cây)

- Hồ ky khí: Là loại hồ có độ sâu trên 2m Do sự xâm nhập oxy vào toàn

bộ lớp nước khó khăn, nên chất hữu cơ được phân hủy chủ yếu nhờ vi khuẩn

ky khí và sinh metan Loại hồ này có thể dùng để xử lý cả nước thải công

nghiệp có nồng độ các chất thải cao

- Hỗ tity nghỉ: Là hồ có độ sâu khoảng 1,5 ~ 2m Trong hỗ xảy ra cả quátrình phân hủy hiếu khí và ky khí Hồ tùy nghỉ thường được sử dụng nhiều.

hơn hai loại hồ ky khí và hiểu khí

+ Hỗ hiểu khi: Là loại hồ nông (1-1,5m) Oxy từ không khi khuếch tán tựnhiên vào nước qua bÈ mặt hoặc kết hợp với lâm thoáng, sục khí nhân tạo.Anh sáng mặt trời cũng xuyên qua lớp nước giúp cho tảo phát triển và thảioxy vào nước tạo điều kiện cho các vi sinh vật hiểu khí hoạt động Ngoài vikhuẩn hiểu khí ra, trong hồ hiếu khí còn có nhiều loài sinh vật khác phát triển

như: động vật nguyên sinh, động vật giáp xác, cá, thực vật sống chim trongnước, thực vật trôi nỗi hoặc thực vật nỗi nếu nước nông (<0.8 mì)

+ Cánh đồng tưới: Nước thải được tưới lên đất canh tác Nước được cây sirdụng, phan còn lại sẽ chảy vào hệ thống tiêu nước hoặc bổ sung vào nguồnnước ngầm

~ Bai lọc trằng cây: Người ta thiết kế các bãi loc trồng cây (ConstructedWetlands), cho nước cần xử lý lên bé mặt hoặc ngằm, theo chiều ngang hoặc

thing đứng, với lưu lượng nhất định Thông qua quá trình lý, hóa và sinh học

tự nhiên của hệ dat - nước - sinh vật của hệ thong, các chat thải được thấm vàgiữ lại trong đất, sau đó được các vi sinh vật phân hủy và cung cấp chất dinh.dưỡng cho cây trồng Xử lý nước bằng bãi lọc này đồng thời có thể đạt được

ba mục tiêu: xử lý nước , ái sử dụng các chất dính dưỡng có trong nước sau

xử lý để sản xuất nông nghiệp, bổ sung nước cho các túi nước ngằm.

2: 4 Các yêu tổ môi trường ảnh hưởng đến quá trình xử lý nước bị ônhiễm hữu cơ bằng thực vật thủy sinh

Qué trình sinh trưởng, phát triển cũng như hiệu qua xử lý nước của thực vật thủy sinh phụ thuộc vào các yếu tổ chính như: ánh sáng; nhiệt độ; hàm lượng O;, CO; trong nước;

~_ Ánh sáng: có tác động trực tiếp tới quá trình trao đổi chất và quá trìnhsinh sản của thực vật là nguồn năng lượng chính cung cắp cho phản img

quang hợp của các thực vật sống trong nước, Thực vật tiếp nhận ánh sing

và năng lượng mặt rời để tổng hợp các chất hữu cơ từ nước, CO; và mudi

khoáng.

6CO; + 61,0 4 CHO, +60

NH, +7CO; +2Hs0——* | C;H;O:N +7021 + TẾ bio mới

Phan ứng này chi diễn ra ở lớp nước nhất định gần mặt thoáng của ao, hồ

“Tác động của ánh sáng lên đời sống sinh vật phụ thuộc vào: Đặc tính của

ánh sáng; Cường độ chiều sáng; Thời gian tác động

~_ Các chất khí

+ Khí Cần cho sự hô hap của sinh vật và tham gia vào các phản

ứng hóa học khá Để quá trình tự làm sạch diễn ra một cách bình thường ở nguồn nước thai cin ph lêu thụ 6 một lượng dự trừ oxy hòa tan (DO) Vi lượng oxy hòa tan do quá trì th oxy hóa các chất hữu cơ bởi các vi khuẩn (quá trình oxy hóa sinh hóa) thực hiện qua 2 giai đoạn:

Giai đoạn thứ nhất: oxy hóa các chất hữu cơ cao phân tử

(COHNS) + 03 + VKu¿,u, ——>CO; + NH; + sản phẩm khác + năng lượng

Giai đoạn thứ hai: oxy hóa các chất chứa nito thành nitrit và sau đó thành

của sự hô hap của sinh vật và của quá trình phân giải các chất chứa cacbon.

+ Khí N›, P: Chiếm tỷ lệ lớn trong nước, khí quyền và rit én định Những

20:100 sẽ làm

chất này kích thích tảo phát triển rất mạnh, với ty lệ C:N:P

tảo bùng nỗ phát triển gây nên hiện tượng nở hoa hay phú dưỡng Khi tảo

chết sẽ gây thối rữa trong nước, làm cho nước có mùi khó chịu, vi sinh vật

oxy hóa các chat hữu cơ và tiêu thụ oxy làm cho lượng oxy hỏa tan bị nghèo ai

= Dang chiy và áp suất

Dong (khí, nước) va áp suất đều là những yếu tác động làm cho

kiện môi trường thay đổi, trực tiếp hay gián tiếp tác động lên đời sống, sự

phân bổ của thủy sinh vat

= Những yếu tổ sinh học

Sinh vật không chỉ có quan hệ với các yếu tổ của môi trường mà còn tương

tác với nhau gây ảnh hưởng lên nhau bằng các mỗi quan hệ sinh học trong cùng.là

và Khác loài, trong đó mối quan hệ khác loài đồng vai trò quan trong nhất -_ Nhiệt độ

Hiệu quả tác động của nhiệt độ lên sinh vật biểu hiện trên nhí

1g: thay đổi về hình thái, các đặc tính sinh lý, sinh thái và tập tính.

mặt của

đời s

~ Ảnh hưởng của cặn lắng

chất hữu cơ của cặn lắng bị phân hủy bởi vi khuẩn Nếu lượng

1g lớn và lượng oxy trong nước nguồn không đủ cho quá trình phân hủy

hiểu khí thì oxy hoà tan của nước nguôn cạn kiệt (DO = 0) Lúc đó quá trình

khí sẽ xây ra và sản phẩm của nó là chất khí H;S, CO;, CH

khí khi nổi lên mặt nước lôi kéo theo các hạt cặn đã phân hủy, đồng thời các bọt khí vỡ tung và bay vào khí quyền.

2.2.5 Cơ sở lý thuyết của phương pháp xử lý nước thải bằng thực vật thiy

ra môi trường nước xung quanh hệ rễ (được gọi là vùng rể), cung cấp cho các

vi sinh vật hiểu khí trong vùng rễ phân hủy chất hữu cơ và các qua trình nitrat

hóa Vì vậy,khi nước ô nhiễm chảy qua hệ thống rễ sẽ được làm sạch

- Cơ chế hap thụ chất dinh dưỡng:

Các chất muối khoáng hòa tan có sẵn trong nước hoặc sinh ra trong quátrình phân hủy các chất bản là nguồn dinh dưỡng của thực vật sẽ được câyhắp thụ qua hệ rễ, nên nước cũng sẽ được làm sạch

Day là công nghệ được nghiên cứu và ứng dụng khá phổ biển và rất hi

quả cho xử lý nước ô nhiễm Bèo Nhật Bản cũng là một trong những TVTS

điển hình tham gia qua trình xử lí 6 nhiễm Ngoài việc tham gia loại bỏ các

chất hữu cơ, chất thải rin, nitơ, photpho, kim loại nặng, các tác nhân gay

bệnh các loài TVTS này tham gia trực tiếp vào việc hạn chế phát sinh hiện

tượng nở hoa trong ao hỗ do cạnh tranh ánh sáng với thực vật phủ du

lượng, sự da dạng của vi khuẩn vả sự có mặt của oxy ở vùng rễ ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình xử lý Việc cung cấp oxy có ý nghĩa quyết định đến

hoạt tinh và kiểu trao đổi chất của các vi sinh vật ở vùng rễ

Vi sinh vật sử dung các chất hữu cơ và một số khoáng chat làm thức ăn

để sinh trưởng, phát triển Quá trình phân hủy các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật

sọi là quá trình oxy hóa sinh hóa Để thực hiện quá trình này, các chất hữu cơhòa tan, các chất keo và các chất phân tán nhỏ trong nước thải cần di chuyển

vào bên trong tế bảo sinh vật theo ba giai đoạn chính như sau:

+ Chuyển các chất ô nhiễm từ pha lỏng tới bề mặt tế bảo vi sinh vật;

+ Khuếch tán từ bề mặt tế bảo qua màng bán thắm do sự chênh lệch nồng

độ bên trong và bên ngoài tế bảo;

+ Chuyển hóa các chất trong tế bao vi sinh vật, sản sinh năng lượng vàtổng hợp tế bảo mới

'Thực vật thuỷ sinh.

Tang sinh Nang lượng

khối TVTS mặt trời

CO2,NH3 Oi3-, H2O.

Chat hữu cơ

'Tế bào mới

Vi sinh vật

Hình 2 Mồi quan hệ giữa thực vật thủy sinh và VSV higu khí trong ao hd

Tốc độ quá trình oxy hóa sinh hóa phụ thuộc vào nồng độ chất hữu cơ,

him lượng oxy trong nước, ham lượng các tạp chất, mức độ én định của lượng nước thải đưa vào hệ thống xử lý, nhiệt độ, pH, dinh dưỡng và nguyên

tố vi lượng

2.2.6 Ưu điểm và hạn chế của công nghệ dùng thực vật thiy sinh xử lý _ ô

nhiễm hữu cơ trong nước

-_ Chỉ phi dùng cho biện pháp xử lí bằng phương pháp sinh học nhờ các

thực vật thuỷ sinh rat rẻ và phù hợp với người dân, nhất là ở vùng nông thôn

-_ Đây là biện pháp thân thiện với môi trường: Ngoài việc làm giảm bớt

sự ô nhiễm trong nước thai nó còn tác dụng cải tạo vi khí hậu trong hệ sinh

~_ Đối với các loài thực vật thủy sinh có sức sinh trưởng phát trié

được thu hoạch loại bỏ bớt sinh khối theo định kỳ

2.3 Tình hình ứng dụng xử lý nước bị ô nhiễm bằng thực vật trên thế

ñ và ở Việt Nam

2.3.1 Ứng dụng xử lý nước thải bằng thực vật trên thé giới

Xử lý nước thải bằng các loại thực vật thủy sinh đã và đang được ápdụng rộng rãi tại nhiều nước trên thé giới do có mu điểm là rẻ tiền, đễ vậnhành, đồng thời hiệu quả xử lý cao, rất thân thiện với môi trường

Người ta đã biết nhiều loài thực vật (Cỏ nên Typha spp, Say Phragmites

sp ) có khả năng vận chuyển khí từ lá xuống rễ và oxy được giải phóng vào nước ở vùng rễ, được vi sinh vật sử dụng cho quá trình phân hủy hiểu khí.Gan đây ở nhiễu nước (Đức, Anh, Hungari, Thái Lan, An Độ, ), cánh đồng.lọc bằng lau sậy đã được sử dung để xử lý nước thái và hiệu quả xử lý nướcthai của công nghệ vùng rễ gần với tự nhiên này có thé sánh được với công.nghệ xử lý hiếu khí bằng bin hoạt tinh thông thường

Phương pháp dùng lau sậy xử lý nước thải do giáo su Kathe Seidel người

"Đức đưa ra từ những năm 60 của thể kỷ trước Khi nghiên cứu khả năng phânhuỷ các chất hữu cơ của cây, ông nhận thấy ưu thé của phương pháp nảy

chính là tác dụng đồng thời giữa rễ, cây và các vi sinh vật ở vùng rễ, Trong

đó, loại cây có nhiều ưu điểm nhất là lau sậy Ôxy được vận chuyển từ láxuống rễ, rồi được rễ thải vào khu vực xung quanh và được vi sinh vật sửdụng cho quá trình phân huỷ hiểu khí Số lượng vi khuẩn trong đất quanh rễloại cây này có thể nhiều như số vi khuẩn trong các bé hiếu khí kỹ thuật

(acroten), đồng thời phong phú hơn về chúng loại tir 10 đến 100 lần Chính vì

vậy, các cánh đồng lau sậy có thể xử lý được nhiều loại nước thải có chất độchại khác nhau và nỗng độ ô nhiễm lớn Hiệu quả xử lý nước thải sinh hoạt(với các thông số như amoni, nitrat, phosphát, BODs, COD, colifom) đạt tỷ lệphân huỷ 92-95% Còn đối với nước thái công nghiệp có chứa kim loại nặngthì hiệu quả xử lý COD, BODs, crom, đồng, nhôm, sắt, chỉ, kẽm đạt 90-

100%, Nước sau xử lý đạt u chuẩn loại B Độ pH và các chi số sinh hoá ôn.

định cho phép vi sinh vật hoạt động bình thường, riêng chất rin lơ lửng đạtloại A (50mg/).

Tai Dan Mạch, Hướng dẫn chính thức gần đây về xử lý tại chỗ nước thảisinh hoạt đã được Bộ Môi trường Đan Mạch công bổ, áp dung bit buộc đối

với các nha riêng ở nông thôn Trong hướng din này, người ta đã đưa vào hệ

thống bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy thẳng đứng, cho phép đạt hiệu suấtloại bỏ BOD tới 95% và nitrat hóa đạt 90% Hệ thống này bao gồm cả quá

trình kết tủa hóa học dé tách Phétpho trong bề phản ứng - lắng, cho phép loại

bỏ 90% Phốtpho.

Tir những năm 1970, các nghiên cứu về kha năng xử lý nước thải của bèoNhat Bản đã được tiến hành ở Mỹ Các kết quả nghiên cứu cho thấy bèo NhậtBan có thé loại bỏ BO D và TSS hết sức có hiệu quả (hiệu suất đạt 60-90%)

Không chỉ làm giảm lượng BOD và TSS trong nước thải , bèo Nhật Bản còn

loại bỏ có hiệu quả các ion NOs, PO,*, Na”, K*, Ca", Mg" và một số chấtkhoáng khác và kim loại nặng Béo Nhật Bản còn góp phần hạ thấp nhiệt độ

của nước, giảm sự khuấy động mặt nước của gió và có đủ bóng che cần thiết

để hạn chế sự phát triển của tảo, qua đó giảm sự dao động lớn của nồng độ pH

và ôxy hoà tan vào ban ngày (do hoạt động quang hợp của tảo gây ra) Các nghiên cứu về khả năng xử lý nước thải của bèo Tây cũng được quan tầm ở

một số nước trên thé giới như Zambia, Trung Quốc, Ai Cập

3.3.2 Ứng dụng xử lý nước thai bằng thực vật tại Việt Nam

Hiện nay ở nông thôn Việt Nam, ao hồ thường là nơi tiếp nhận nước thai

từ các nguồn khác nhau, chất lượng nước mặt giảm đi rõ rột Nhiễu hộ gia đình

đã khắc phục và hạn chế tình trạng này bằng cách thả bẻo Nhật Bản trong ao

hồ Kết quả cho thấy chất lượng môi trường được cải thiện rõ rột

“Tác giả Nguyễn Việt Anh (2005) đã nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạtbằng bãi lọc ngim trồng cây dng chảy thing đứng trong điều kiện Việt Nam.Kết quả cho thấy , hiệu suất xử lý nước thải bằng cây thuỷ sinh kết hợp sử

dung vật liệu lọc là sỏi và gạch vỡ luôn ngậ _ p nước là rất tốt Hệ thông làm.việc ôn định, dao động chat lượng nước đầu ra không lớn Với sơ đồ xử lý 1bậc, chất lượng nước ra sau bể lọc trồng cây cho phép đạt được tiêu

chuẩn cột B, TCVN 5942 ~ 1995 đối với các chỉ tiêu COD, $8, PO,` Với sơ

đồ xử lý 2 bậc nói tiếp, chất lượng nước đầu ra sau bê lọc trồng cây đạt tiêu

chuẩn cột A, TCVN 5942 ~ 1995 theo mức 1, TCVN 6772-2000 theo COD,

SS, PO,"

Các tác giả : Đặng Xuyén Như, Phạm Hương Sơn, Nguyễn Phú Cuong,Nguyễn Thị Lan, Dương Hồng Dinh (2005) đã nghiên cứu việc kết hợp sửdụng thiết bị xử lý ky khí UASB với hệ thực vật thuỷ sinh để loại bỏ các chất

6 nhiễm trong nước thải chin nuôi lợn Mô hình kết hợp tháp UASB và ming

trồng bèo tây được triển khai tại hộ nông dân làm trang trại ở xã Cổ Nhué với

số đầu lợn 60-100 con Hệ thống tháp UASB sau khi én định có thể chịu được

tải lượng hữu cơ lớn (COD=3000mg/l) Nước thải chăn nuôi lợn sau khi xử lý

bằng tháp ky khí UASB và máng trồng bèo tây có thể xả thải vào các thuỷ.vực dùng cho mục đích trồng trọt, nuôi trồng thuỷ sản

Viện Công nghệ sinh học (Viện Khoa học và Công nghệ Việt nam) đã

phối hợp với Tông Công ty xăng dầu Việt Nam (PETROLIMEX) ứng dung

công nghệ sinh học dé xử lý nước thải tại Cảng dầu B12: Công trình xử lý

xinh học bao gồm: bể xử lý ky khí với giá thể cho vi khuẩn ky khí phân hủydầu; Bé xử lý hiểu khí với hệ thống sục khí cung cap ôxy cho vi khuẩn hiểu.khí phân hủy đầu; Ao hỗ sinh học cắp 3 sử dụng rong, bèo Nhật ban hap thụcác thành phần kim loại nặng như Pb Zn, H;S, FeS, các chất lơ lửng trước

khi xd nước ra ngoài môi trường

Theo Lê Văn Hữu (2004), xử lý nước thải làng nghề Đại Lâm, Bắc Ninh

at ky khí

(hỗ ga), vi sinh vật hiéu khí (mương rãnh) và bèo tây (hồ điều hoà) là phương.bằng phương pháp sinh học tự nhiên kết hợp 3 quá trình là vi sinh

án phủ hợp với điều kiện tự nhiên có sẵn ở Đại Lâm, bảo đảm nước thải sau

khi xử lý đạt tiêu chuẩn TCVN 5942-1995,

Nghiên cứu của Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế cho thấy: bèo

Nhật Bản, bèo tim va béo cái nuơi trồng trong các hỗ chứa nước thải đã cĩ tác

dụng làm sạch mơi trường, Kết quả nghiên cứu nuơi bèo trong mơi trường nước thải sinh hoạt, nước thai lồ mỗ gia súc, nước thải làm bún cá 3 loại bèo

trên đều cĩ khả năng sinh trưởng và phát triển nhanh Nhanh nhất là bèo tắm,thứ đến là bèo cái và thấp hơn là bèo Nhật Bản Nước thải sẽ trong sạch hơn.Bêo cĩ khả năng hấp thụ NH," khá cao từ 90-100%, trong đĩ, bèo Nhật Bảnhấp thụ từ 93-100%, bèo tắm hấp thụ 90-93.33% và bèo cái hấp thụ 90-99,99%, Béo cũng cĩ khả năng hip thụ PO¿`* cao từ 35-58,6%, trong đĩ hấp

thy cao nhất là bèo Nhật Bản từ 40-58,6%, bèo tắm hắp thụ 42,22-50% và bèo

cái hấp thy từ 35-53,44%.

Để triển khai cơng nghệ xứ lý nước thai cho khu chứa rác thải Nam Sơn —

Hà Nội, các nhà khoa học thuộc Viện Hĩa Học, Viện Cơng nghệ Sinh học

thuộc Viện Khoa học Cong nghệ Việt Nam đã tiến hành nghiên cứu phương

pháp dùng bèo Nhật Bản dé xử lý nước rị từ bãi rác Qua phân tích người ta

thấy rằng, nước rị từ bãi rác cĩ các thành phần ơ nhiễm chủ yếu là amơni

tổng lượng N, COD và BOD; với him lượng rit cao Trong thí nghiệm, dịch

rị từ bai rác được pha lộng dé cĩ hàm lượng NH," từ 400 mg/l xuống con

khoảng trên dưới 100 mg/l, là giới hạn nồng độ mà cây cĩ thể chịu đựng được Béo tây thí nghiệm nuơi trồng ở đĩ đều phát triển, thể hiện qua sự tăng trọng lượng tươi tương đối nhanh Ham lượng NH," sau khoảng thời gian một vải ngày đầu thí nghiệm đã giảm nhanh từ 100,383 mgilit xuống cịn 6,560 mgilít Nhu cầu oxy hĩa học (COD) đã giảm khá nhanh, khoảng từ 60 đi

70% sau 25 ngày, cịn hàm lượng BOD đã giảm gần 9 lần, Nếu kết hợp vớiquá trình tiền xử lý hĩa học đơn giản như keo tụ, trộn vơi và sục CO; hoặc.sau giai đoạn tự phân hủy hiểu khí, nước rị từ bãi rác được pha lỗng dégiảm hàm lượng NH,’ xuống cịn khoảng 100 mg/l thì khả năng sử dụng béo

tây để xử lý chất lượng nước thải nhằm đạt tiêu chuẩn cho phép là hoàn toàn

xử lý bằng thực vật đang được quan tâm đặc biệt Béo tây là một loài thực vật

thủy sinh sống trôi nỗi có nhiều đặc điểm quý, có thé đáp ứng được rất tốt nhu

cầu xử lý nước ô nhiễm, cần được tiếp tục nghiên cứu và ứng dụng cho xử lýnguồn nước mặt bị ô nhiễm đang ngày cảng phổ biến và rất nghiêm trọng ở

nước ta