Ý nghĩa của đề tài Công nghệ xử lý nước thải ứng dụng hệ thống FTW có tính khả thi lớn khi ứng dụng vào thực tế để cải thiện chất lượng nước kênh rạch do những ưu thế về sự tiện lợi, đơn
TỔNG QUAN
Tổng quan về kênh rạch ở Thành phố Hồ Chí Minh
2.1.1 Tổng quan hiện trạng kênh rạch
Thành phố Hồ Chí Minh là khu vực có mạng lưới sông ngòi, kênh rạch chằng chịt, bao gồm các tiểu lưu vực chính là các kênh: Nhiêu Lộc – Thị Nghè, Tân Hóa –
Lò Gốm, Tàu Hủ - Bến Nghé - Kênh Đôi - Kênh Tẻ, Tham Lương – Bến Cát – Vàm Thuật với tổng chiều dài khoảng 76 km [3] Hệ thống các tuyến kênh, rạch này đảm nhận vai trò tiêu thoát nước, phục vụ giao thông thủy và điều hòa hệ sinh thái
Hệ thống kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè dài khoảng 8 km bắt đầu từ khu vực sân bay Tân Sơn Nhất, trải dài qua các quận Phú Nhuận, Quận 3, cuối cùng đổ ra sông Sài Gòn; đảm nhận vai trò tiêu thoát nước chính cho khu vực các Quận 3, Phú Nhuận và Tân Bình, một phần Quận 1 và Bình Thạnh Diện tích tiêu thoát khoảng 3.000 ha[4]
Hệ thống kênh Đôi – kênh Tẻ có vai trò tiêu thoát nước và giao thông thủy cho khu vực phía tây nam Thành phố Đoạn nhánh Bến Nghé – Tàu Hủ đảm nhận tiêu thoát nước của các Quận 1, Quận 5 và Quận 6 với diện tích tiêu khoảng 1.400 ha Hoạt động giao thông thủy và khả năng tải nước bị hạn chế do tại khu vực đoạn đầu các kênh rất nông[4]
Hệ thống kênh Tân Hóa - Lò Gốm dài 6,5 km có diện tích tiêu khoảng 1.800 ha với điểm đầu từ vùng địa hình cao phía tây nam quận Tân Bình, chảy qua Quận 11 và Quận 6 để thoát ra kênh Tân Hóa [4]
Hệ thống kênh Đôi – Tẻ - Tân Hóa – Lò Gốm đảm nhận vai trò quan trọng trong tiêu thoát nước ở khu vực Tây Nam TP.HCM Hệ thống này kết nối với sông Bình Điền và các rạch lớn khác ở phía Nam, sau đó thoát về hạ lưu sông Vàm Vỏ hoặc sông Nhà Bè Với lưu lượng nước lớn và chịu ảnh hưởng mạnh của thủy triều [4], đây là một trong những trục tiêu thoát nước chính yếu của khu vực này.
Hệ thống kênh Tham Lương – Bến Cát – Vàm Thuật chảy qua địa bàn các quận
Bình Thạnh, Gò Vấp, Tân Bình, Hóc Môn, Bình Tân và đoạn cuối ở Bình Chánh là trục tiêu thoát nước thuộc phía bắc Thành phố Khu vực này tập trung nhiều nhà máy sản xuất công nghiệp dọc tuyến như dọc Quốc lộ 22, khu công nghiệp Tân Bình, [4]
HVTH: Nguyễn Thị Thanh Giang
GVHD: TS Võ Thị Diệu Hiền và PGS.TS Bùi Xuân Thành 5
Ngoài hệ thống thoát nước chính, hệ thống kênh rạch đóng vai trò quan trọng trong thoát nước đô thị Các kênh rạch có nhiều vai trò, từ phục vụ sinh hoạt, tưới tiêu đến tiêu thoát nước mưa Những kênh rạch lớn ở TP Hồ Chí Minh bao gồm rạch Bến Mương - Láng Thé, rạch Tra - Thầy Cai, kênh An Hạ và các rạch thuộc địa bàn Thành phố Thủ Đức [4].
Tuy nhiên, cùng với sự phát triển của đô thị hóa, các dòng kênh này đã trở nên ô nhiễm nghiêm trọng, điều này đã tác động xấu đến môi trường và chất lượng sống của con người, trở thành một vấn đề nhức nhối cho xã hội Theo Báo cáo Tài nguyên nước Quốc gia giai đoạn 2016 – 2021 [5], thành phố ghi nhận các điểm nóng về ô nhiễm môi trường nước như: sông Sài Gòn đoạn qua cầu Ông Buông, cầu Chữ Y, cầu
An Lộc; sông Vàm Cỏ đoạn qua cảng Phú Định, cầu An Hạ,
Theo Báo cáo hiện trạng môi trường thành phố Hồ Chí Minh năm 2021 [4], kết quả phân tích chất lượng nước mặt về các chỉ tiêu như nhu cầu oxy hóa học (COD), chất rắn lơ lửng (TSS), Clorua, Amoni, nồng độ oxy hòa tan (DO), Coliform, Fe, đều không đạt ngưỡng cho phép so với cột B1 (QCVN 08-MT:2015/BTNMT về chất lượng nước mặt) Hiện nay, hầu hết nước thải đô thị chưa qua xử lý xả thẳng ra môi trường cộng với việc một bộ phận người dân thiếu ý thức xả rác trực tiếp xuống kênh rạch làm cho tình hình ô nhiễm nước ngày càng trầm trọng hơn Mỗi ngày, lượng rác thải được vớt trên các tuyến Tàu Hủ - Kênh Đôi, Kênh Tẻ - Bến Nghé là 10 – 40 tấn, tại kênh Nhiêu Lộc – Thị Nghè là 5 – 14 tấn rác, trong đó 80% là rác thải sinh hoạt [6] Một số kênh rạch bị nạo vét sâu nhưng bề rộng bị thu hẹp, dẫn đến tình trạng bồi lắng, gây ô nhiễm cục bộ, không có lợi cho tiêu thoát nước
Nhu cầu khai thác sử dụng nước ngày càng cao cả về số lượng lẫn chất lượng trong bối cảnh kinh tế - xã hội phát triển, điều này cũng đồng nghĩa với việc lượng nước thải cũng gia tăng, thêm vào đó việc xử lý nước thải chưa hiệu quả là nguyên nhân chính dẫn đến tình trạng ô nhiễm nguồn nước ngày càng nghiêm trọng Tại nước ta, ước tính mỗi năm có khoảng 9.000 người tử vong, 20.000 người bị ung thư do
HVTH: Nguyễn Thị Thanh Giang
GVHD: TS Võ Thị Diệu Hiền và PGS.TS Bùi Xuân Thành 6 nguồn nước bị ô nhiễm [7] Đây là thực trạng đáng báo động mà hiện nay chưa có các biện pháp giải quyết triệt để
2.1.2 Tổng quan tình hình quản lý kênh rạch
Những năm gần đây, thành phố đã có nhiều nỗ lực để cải thiện chất lượng môi trường nước trên các tuyến kênh rạch Đối với công tác cải tạo kênh rạch, Thành phố đã đưa ra 25 dự án cải tạo, nạo vét các tuyến kênh trên địa bàn, dự kiến sẽ thực hiện và hoàn thành trong giai đoạn
2021 – 2025 Đầu năm 2021, UBND Thành phố đã ban hành Phương án vớt, thu gom chất thải rắn trên sông, kênh rạch sử dụng thiết bị công nghệ mới được thí điểm trên sông Vàm Thuật, bộ thiết bị này bao gồm: tàu vớt rác, tàu ngoạm và băng tải trên tàu băng tải, 02 tàu xúc rác bằng gàu xúc, 01 sà lan 90 tấn đặt tàu ngoạm, công suất trung bình là 90 tấn/ca làm việc và có thể vớt các loại chất thải có kích thước lớn [8]. Đối với giảm thiểu tình trạng vứt bỏ chất thải xuống kênh rạch, Thành phố đã ban hành Chỉ thị 19-CT/TU của Ban Thường vụ TP.HCM về cuộc vận động “Người dân không xả rác ra đường và kênh rạch, vì thành phố sạch và giảm ngập nước” [9], nghị định số 45/2022/NĐ-CP của Chính phủ về xử phạt vi phạm hành chính trong lĩnh vực bảo vệ môi trường cũng quy định phạt tiền từ 01 triệu đồng đến 02 triệu đồng đối
Nguồn tiếp nhận (Sông, kênh rạch)
Nước thải Công nghiệp – Dịch vụ Nước mưa
Hình 2 1 Sơ đồ hiện trạng xả thải ra kênh rạch Thành phố Hồ Chí Minh
HVTH: Nguyễn Thị Thanh Giang
GVHD: TS Võ Thị Diệu Hiền và PGS.TS Bùi Xuân Thành 7 với hành vi vứt bỏ chất thải xuống kênh rạch[10]; ngoài ra, chính quyền địa phương cũng đã triển khai các đợt tuyên truyền, vận động người dân giữ gìn vệ sinh môi trường, không xả rác xuống kênh rạch
Một số công nghệ xử lý nước kênh rạch hiện nay
Hiện nay, nước thải sinh hoạt hầu hết thải bỏ thẳng ra các kênh rạch nội đô hiện hữu mà không qua xử lý Hiện trạng này xảy ra nguyên nhân chính là do các nhà máy xử lý nước thải tập trung chưa đáp ứng được nhu cầu xử lý nước thải sinh hoạt bị thải bỏ trên thực tế; thêm vào đó, hệ thống thu gom nước thải về khu xử lý tập trung chưa được đồng bộ Đối với nước kênh rạch ô nhiễm, các biện pháp để giảm thiểu ô nhiễm kênh rạch hiện nay chủ yếu chỉ là thực hiện vớt rác thải định kỳ và nạo vét bùn thải, các gia Bởi vì tác nhân chính dẫn đến ô nhiễm kênh rạch là do nước thải sinh hoạt chưa qua xử lý nên việc thực hiện thu gom, xử lý trước khi thải bỏ là hết sức cấp thiết Sau đây là tổng quan một số công nghệ thường dùng trong các nhà máy xử lý nước thải tập trung trước khi thải bỏ ra các kênh rạch
2.2.1 Công nghệ xử lý theo mẻ SBR (Sequancing Batch Reactor)
Công nghệ SBR là quy trình xử lý nước thải theo mẻ, sử dụng bùn hoạt tính để xử lý các chất hữu cơ, nitơ và phốt pho Quy trình này diễn ra trong một bể duy nhất, lần lượt trải qua các giai đoạn nạp nước thải, phản ứng sinh học, lắng và rút nước sạch, giúp tiết kiệm không gian và chi phí xây dựng Công nghệ SBR phù hợp với các nhà máy xử lý nước thải quy mô nhỏ và trung bình, đặc biệt là những nơi có yêu cầu xử lý nghiêm ngặt về chất lượng nước thải đầu ra.
Hệ thống gồm 05 pha tuần hoàn liên tục theo thứ tự: pha làm đầy; pha phản ứng, thổi khí; pha lắng; pha rút nước; pha ngưng [12]
Công nghệ SBR là công nghệ được sử dụng phổ biến hiện nay Nghiên cứu của Fernandes và cộng sự [13] được thực hiện tại Brazil đã chỉ ra rằng ứng dụng công nghệ SBR mang tính khả thi cao đối với việc xử lý ô nhiễm khi nồng độ đầu vào của nước thải có sự thay đổi lớn Tuy nhiên công nghệ này mang tính phức tạp trong việc kiểm soát do đó cần phải tính toán kỹ lưỡng các yếu tố vận hành
Hiện nay, hầu hết các nhà máy xử lý nước thải tập trung tại Việt Nam đều sử dụng công nghệ SBR như: Bình Hưng (TP.HCM), Tham Lương – Bến Cát (TP.HCM), Cần Thơ, Thủ Dầu 1 (Bình Dương), đạt hiệu quả xử lý BOD thường đạt trên 98% [14]
- Khả năng xử lý ô nhiễm cao;
- Phù hợp với nhiều hệ thống, công suất;
HVTH: Nguyễn Thị Thanh Giang
GVHD: TS Võ Thị Diệu Hiền và PGS.TS Bùi Xuân Thành 9
- Không cần sử dụng bể lắng riêng biệt;
- Dễ kiểm soát sự cố
- Quá trình vận hành phức tạp, yêu cầu người vận hành phải có trình độ chuyên môn;
- Lập trình hệ thống điều khiển tự động khó khăn;
- Hệ thống thổi khí dễ bị tắc do bùn
2.2.2 Công nghệ AAO (Anerobic – Anoxic – Oxic)
Công nghệ AAO là công nghệ xử lý sinh học liên tục gồm 3 bể có 3 hệ vi sinh khác nhau: kỵ khí, thiếu khí và hiếu khí Quá trình hoạt động của công nghệ này diễn ra trong 3 giai đoạn: Xử lý sinh học kỵ khí để giảm BOD, COD; Xử lý sinh học thiếu khí để xử lý Nitơ, Photpho; Xử lý sinh học hiếu khí để phân hủy các chất hữu cơ.
Công nghệ này được sử dụng tại rất nhiều nhà máy xử lý nước thải đô thị tại Trung Quốc [16][17] Trong nghiên cứu [17] thực hiện tại thành phố Trùng Khánh – Trung Quốc, công nghệ AAO có trang bị thêm thiết bị điện phân đã đạt hiệu quả xử lý là 77,24% đối với tổng Nitơ và 95,08% đối với tổng Photpho Tại nước ta, công nghệ này thường được kết hợp với công nghệ MBR để xử lý nước thải sinh hoạt tại một số hệ thống xử lý nước thải phân tán
- Phù hợp với nước thải ô nhiễm hàm lượng Nito, Photpho, chất hữu cơ cao;
- Tiết kiệm năng lượng nhờ vào quá trình kỵ khí;
- Chi phí đầu tư xây dựng tương đối thấp;
- Lượng bùn thải phát sinh tương đối thấp
- Chất lượng nước đầu ra phụ thuộc nhiều yếu tố như: pH, vi sinh, nhiệt độ, khả năng lắng của bùn,
- Diện tích xây dựng hệ thống phải đủ lớn;
HVTH: Nguyễn Thị Thanh Giang
GVHD: TS Võ Thị Diệu Hiền và PGS.TS Bùi Xuân Thành 10
- Cần khử trùng nước đầu ra
2.2.3 Bể phản ứng sinh học màng (Membrane Bio-Reactor - MBR)
Công nghệ MBR là sự kết hợp giữa vi sinh trong bể bùn hoạt tính lơ lửng và công nghệ màng lọc sợi rỗng trong xử lý nước thải, hàm lượng bùn trong bể sinh học sẽ được giữ lại thụng qua cơ chế vi lọc của màng, nhờ kớch thước nhỏ (àm) nờn nước thải sau khi ra khỏi màng có chất lượng rất tốt [18]
Nguyên lý hoạt động của công nghệ này bao gồm các quá trình vi lọc (micro filtration), siêu lọc (ultra filtration), lọc nano (nano filtration), thẩm thấu ngược (reverse osmosis); các màng này được sử dụng như một bộ lọc loại bỏ các chất rắn, tạo ra một nguồn nước an toàn và không có mầm bệnh [18]
Công nghệ MBR được sử dụng nhiều nơi trên thế giới và tại Việt Nam để xử lý nước thải y tế, nước thải công nghiệp và khu dân cư, có khả năng loại bỏ ô nhiễm tốt Tuy nhiên, công nghệ này đòi hỏi chi phí đầu tư đắt đỏ, dễ bị tắc nghẽn màng nếu không vệ sinh định kỳ Thêm vào đó do cần dùng hóa chất để thực hiện vệ sinh định kỳ nên dẫn đến tốn kém thêm chi phí trong quá trình vận hành
- Thời gian lưu nước ngắn, thời gian lưu bùn dài;
- Không cần công đoạn lắng thứ cấp;
- Nước thải đầu ra có chất lượng tốt do loại bỏ được vi khuẩn, vi sinh vật có kích thước rất nhỏ, Coliform, E-Coli gây bệnh;
- Do hoạt động ở nồng độ bùn cao nên hiệu suất của công nghệ màng tăng từ 20- 30%, nước thải sau xử lý có thể tái sử dụng cho việc tưới cây, vệ sinh…
- Do kích thước rất nhỏ nên màng lọc thường dễ tắc nghẽn;
- Phải thường xuyên sử dụng hóa chất hoặc dùng hệ thống bơm hút để làm sạch màng MBR theo định kỳ từ 6 – 12 tháng
2.2.4 Bể phản ứng màng sinh học giá thể di động (Moving Bed Biofilm Reactor - MBBR)
HVTH: Nguyễn Thị Thanh Giang
GVHD: TS Võ Thị Diệu Hiền và PGS.TS Bùi Xuân Thành 11
Công nghệ MBBR là quá trình xử lý sinh học sử dụng các vật liệu làm giá thể cho vi sinh dính bám vào để sinh trưởng và phát triển Nguyên lý hoạt động của bể MBBR là sử dụng nhựa (giá thể vi sinh di động) trong bể sinh học để tăng lượng vi sinh có sẵn để phân hủy các chất ô nhiễm hữu cơ trong nước thải, hệ thống khuấy chìm hoặc thổi khí sẽ khuấy trộn các giá thể nhằm đảm bảo các giá thể vi sinh được khuấy trộn liên tục [20]
Công nghệ MBBR được ứng dụng lần đầu tiên ở Nauy vào đầu thập niên 90 để loại bỏ các hợp chất ô nhiễm hữu cơ ra khỏi nước thải trước khi xả vào biển Bắc [21] Công nghệ này sau đó dần được ứng dụng rộng rãi tại châu Âu và Hoa Kỳ Hiện nay, công nghệ MBBR được ứng dụng rộng rãi trong nhiều nhà máy xử lý nước thải đô thị và công nghiệp trên khắp thế giới
Tại Việt Nam, công nghệ MBBR được ứng dụng để xử lý nước thải sinh hoạt của các khu dân cư, trường học, nhà hàng, khách sạn, bệnh viện, nước thải từ các ngành sản xuất, có hàm lượng BOD, Nito, Photpho cao
- Chịu được tải trọng hữu cơ cao (2.000 - 10.000 gBOD/m³ngày, 2.000 - 15.000 gCOD/m³ngày);
- Hiệu suất xử lý BOD lên đến 90%;
- Loại bỏ được Nito trong nước thải;
- Tiết kiệm được diện tích xây dựng
- Chi phí đầu tư ban đầu cao hơn so với các công nghệ xử lý khác;
- Sau bể MBBR, cần có bể lắng;
- Chất lượng dính bám phụ thuộc vào chất lượng của màng MBBR;
- Sau một thời gian sử dụng, màng MBBR rất dễ bị vỡ, gây nguy hiểm cho hệ thống bơm cũng như giảm hiệu quả dính bám của vi sinh
2.2.5 Công nghệ đất ngập nước kiến tạo (Contructed Wetlands)
HVTH: Nguyễn Thị Thanh Giang
GVHD: TS Võ Thị Diệu Hiền và PGS.TS Bùi Xuân Thành 12 Đất ngập nước kiến tạo là công nghệ cải thiện chất lượng nước thải thông qua các quá trình diễn ra tương tự trong các khu đất ngập nước tự nhiên nhưng được tối ưu hóa theo nhu cầu thực tế Nguyên lý hoạt động của công nghệ này là sử dụng thảm thực vật nâng cao hiệu quả lọc và hấp phụ các thành phần ô nhiễm, cung cấp diện tích bề mặt cho các vi sinh vật bám vào để tạo lớp màng sinh học xử lý ô nhiễm [22] Phân loại đất ngập nước kiến tạo:
Hệ thống dòng chảy đứng (HFS) là hệ thống được thiết kế để nước thải đầu vào chảy theo phương thẳng đứng (từ trên xuống hoặc từ dưới lên) đến ống gom nước thải đầu ra Hệ thống này có thể chia thành các loại nhỏ như: dòng chảy đứng có trồng cây hoặc không có trồng cây; dòng chảy từ dưới lên hoặc dòng chảy từ trên xuống.
Tổng quan về công nghệ FTW
2.3.1 Giới thiệu công nghệ FTW
Cơ chế loại bỏ chất ô nhiễm là dùng thực vật hấp thụ kim loại nặng, phân hủy sinh học các hợp chất hữu cơ bằng vi sinh vật, loại bỏ N và P bằng các quá trình hấp thụ và lắng đọng [23][24] Trong hệ thống FTW, thực vật giữ vai trò thiết yếu đối với sự loại bỏ chất ô nhiễm và rễ cây hoạt động như là một bộ lọc để làm sạch nước
HVTH: Nguyễn Thị Thanh Giang
GVHD: TS Võ Thị Diệu Hiền và PGS.TS Bùi Xuân Thành 14
Thực vật trên bè nổi hấp thụ chất ô nhiễm từ nước thải, chuyển hóa chúng thành sinh khối, đồng thời giải phóng oxy vào môi trường thông qua hệ thống rễ Oxy này hỗ trợ sự phát triển của vi khuẩn hiếu khí, tăng hiệu quả xử lý nước thải.
Các vi sinh vật bám vào rễ cây giúp thúc đẩy quá trình lọc, hấp thụ và hấp phụ, giúp loại bỏ chất rắn lơ lửng, chất hữu cơ và kim loại nặng ra khỏi nước thải.
Chất dinh dưỡng: hệ thống rễ của thực vật phát triển nhờ hấp thụ chất dinh dưỡng từ nước thải (N, P) Việc loại bỏ N là nhờ vi sinh vật màng sinh học phát triển trên bề mặt rễ Thông qua quá trình nitrat hóa và khử nitrat, Amoniac và Nitrat giải phóng vào khí quyển dưới dạng Nito Bên cạnh đó, cơ chế hấp thụ, tạo phức, kết tủa, đồng hóa thành vi sinh vật và sinh khối thực vật sẽ loại bỏ Photpho [24] Nhờ các quá trình này đã hạn chế sự phú dưỡng hóa, giữ cho nguồn nước ở trạng thái cân bằng
Hình 2 3 Mô hình bè thực vật nổi xử lý ô nhiễm nước
HVTH: Nguyễn Thị Thanh Giang
GVHD: TS Võ Thị Diệu Hiền và PGS.TS Bùi Xuân Thành 15
Hình 2 4 Cơ chế loại bỏ chất ô nhiễm của hệ thống FTW
Các chức năng chính của thực vật trong xử lý nước thải bao gồm: hấp thụ trực tiếp các chất ô nhiễm thông qua rễ cây, sản xuất enzyme ngoại bào bởi rễ, cung cấp diện tích bề mặt cho sự phát triển của màng sinh học, tiết ra dịch rễ giúp khử nitrate và lọc các hạt lơ lửng Ngoài ra, thực vật thủy sinh còn có khả năng tăng cường sự keo tụ của các chất lơ lửng, giúp cải thiện hiệu quả xử lý nước thải.
Khả năng hấp thụ của thực vật phụ thuộc lớn vào hình thái và đặc tính sinh học của thực vật [30], chẳng hạn như hiệu quả hấp thu dinh dưỡng, khả năng tích lũy tối đa, tốc độ tăng trưởng, tốc độ quang hợp, sự vận chuyển Oxy trong thực vật, loại rễ, Các loài thực vật có bộ rễ dài và phát triển ổn định (như cỏ nến) sẽ có thể loại bỏ TP và TN tốt hơn các loài có bộ rễ chắc, gọn (như cây chuối hoa) [31]
Sự hấp thu chất dinh dưỡng của thực vật được phụ thuộc nhiều vào sinh khối thực vật hơn là những thay đổi về nồng độ chất dinh dưỡng [32] Ngoài ra, việc thực hiện thu hoạch sinh khối cũng rất quan trọng vì sau giai đoạn thực vật thanh lọc chất ô nhiễm, chúng sẽ tiến đến giai đoạn phân hủy, do vậy nếu không thu hoạch sinh khối kịp thời, các chất dinh dưỡng được hấp thu vào mô thực vật sẽ có thể phát tán trở lại vào nguồn nước [30]
HVTH: Nguyễn Thị Thanh Giang
GVHD: TS Võ Thị Diệu Hiền và PGS.TS Bùi Xuân Thành 16
Bảng 2 1 Ưu điểm và hạn chế của hệ thống FTW Ưu điểm Hạn chế
- Dễ điều chỉnh kích thước phù hợp với điều kiện thực tế
- Chi phí lắp đặt, vận hành tương đối thấp hơn so với các công trình xử lý ô nhiễm nước khác [2] [33]
- Cung cấp môi trường sống tự nhiên cho các loài sinh vật
- Tạo cảnh quan đô thị
- Là giải pháp hiệu quả, bền vững, thân thiện với môi trường và con người [2]
- Cần thu hoạch sinh khối định kỳ để tránh thực vật chết gây ra tái ô nhiễm [30]
- Các vật liệu làm mô hình có thể trở thành tác nhân gây ô nhiễm nếu không được kiểm soát tốt
2.3.2 Tình hình nghiên cứu ứng dụng FTW trong xử lý ô nhiễm nước
Các công trình nghiên cứu trên thế giới
Hiện nay trên thế giới, khái niệm về FTW đã không còn xa lạ đối với ứng dụng xử lý nước thải Các nghiên cứu thực hiện trên nhiều vùng lãnh thổ khác nhau và sử dụng các loài thực vật khác nhau đều cho thấy rằng phương pháp này có hiệu quả xử lý tốt, chi phí thấp và dễ áp dụng trong thực tế
Vào năm 1993, các đảo nổi nhân tạo (artificial floating island– AFI) đã được xây dựng tại hồ Kasumigaura ở Nhật Bản [34] Các đảo này được xây dựng chủ yếu bằng Polyurethane (nhựa PU) với các khung bằng thép, trên đó trồng các loại thực vật khác nhau, có chức năng chủ yếu là lọc nước, tạo môi trường sống, bảo vệ bờ và cải thiện cảnh quan Ý tưởng về AFI được hình thành rất lâu trong các kỹ thuật về môi trường ở Đức và Hoa Kỳ, nó cũng từng sử dụng ở hồ Biwa – Nhật Bản nhưng đến khi hệ thống AFI tại hồ Kasumigaura được giới thiệu tại hội nghị World Lake lần thứ 06 năm 1995 thì công nghệ này mới đặc biệt được chú ý
Nghiên cứu của Awad và cộng sự [35] chứng minh rằng FTW dùng thực vật bản địa (trong nghiên cứu này là Boronia rubiginosa và Phragmites australis) có thể làm giảm mức ô nhiễm trong cả nước mưa và nước thải đối với điều kiện khí hậu Địa
HVTH: Nguyễn Thị Thanh Giang
GVHD: TS Võ Thị Diệu Hiền và PGS.TS Bùi Xuân Thành 17
Trung Hải Kết quả cũng cho thấy rằng kết hợp cả hai loài sẽ có lợi nhất cho việc loại bỏ TN và TP khỏi nước ô nhiễm
Nghiên cứu của Colares và cộng sự đã tích hợp thành công công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt và sản xuất điện sinh học bằng cách kết hợp FTW, AF, CW-MFC và RBF Hệ thống tích hợp này đạt hiệu suất xử lý ô nhiễm nước cao, cụ thể là giảm hơn 64,65% COD, 81,95% BOD5, 93,17% N-NH3, 86,93% TP, 94,3% độ đục và tổng coliform.
Nghiên cứu của Winton và cộng sự [37] về thảm thực vật nổi ở lưu vực sông Zambezi – châu Phi cũng cho thấy rằng sử dụng thảm thực vật nổi tại đây đã giúp cân bằng hệ sinh thái môi trường nước, hạn chế sự phát triển của các sinh vật như: vi khuẩn lam, tảo, thực vật phù du, do khi các sinh vật này phân hủy nhanh chóng sẽ dẫn đến thiếu oxy và làm chết cá Ngoài ra khi thảm thực vật này già đi và chết, nó cũng có thể được sử dụng làm phân bón cho nông nghiệp
Nghiên cứu của Spangler và cộng sự [38] thực hiện tại Virginia Beach, Mỹ đối với việc ứng dụng hai loài thực vật là Pontederia cordata và Juncus effusus (họ Bấc) để xử lý nước thải từ các hoạt động nông nghiệp cho thấy rằng hiệu quả loại bỏ các chất ô nhiễm như TP, TN đạt đến 90% Nghiên cứu cho thấy rằng sẽ có khoảng 4 đến 5 tuần để thực vật chuyển từ giai đoạn thiết lập xử lý cho đến khi đạt hiệu quả tối đa, đây là một yếu tố rất quan trọng cần được cân nhắc để nâng cao hiệu suất xử lý Một nghiên cứu khác do nhóm của Spangler [38] thực hiện về hệ thực vật nổi sử dụng cây chuối hoa lai (Canna generalis) kết hợp với nhiều loài khác cũng cho ra kết quả rằng nồng độ Nito giảm từ 38% đến 80%, nồng độ Photpho giảm từ 26% đến 64% sau 07 ngày thử nghiệm Đối với nước thải công nghiệp: các nghiên cứu về sử dụng thực vật để giảm thiểu chất ô nhiễm hữu cơ, vô cơ và kim loại nặng có nguồn gốc từ các hoạt động công nghiệp cũng đã được thực hiện như: Sử dụng bèo tây, bèo cái, cỏ nến đối với nước thải
HVTH: Nguyễn Thị Thanh Giang
Trong xử lý nước thải, sự kết hợp giữa thực vật và vi khuẩn đã cho thấy hiệu quả cao Tiêu biểu, nghiên cứu của TS Võ Thị Diệu Hiền và PGS.TS Bùi Xuân Thành đã sử dụng cây sậy để xử lý nước thải từ ngành công nghiệp dệt nhuộm, kết hợp với vi khuẩn thúc đẩy tăng trưởng thực vật và phân hủy thuốc nhuộm Ngoài ra, việc sử dụng cỏ nến và vi khuẩn cũng được nghiên cứu trong xử lý ô nhiễm chất hữu cơ trong nước thải công nghiệp Các nghiên cứu này đều chỉ ra rằng sự kết hợp thực vật - vi khuẩn làm tăng đáng kể sinh khối thực vật, góp phần hiệu quả vào quá trình xử lý nước thải.
Mô hình hệ thống FTW của Nain và cộng sự [40] được thực hiện tại Faisalabad, Pakistan đã vận hành trong hai năm cho thấy tiềm năng lâu dài của việc áp dụng cơ chế xử lý ô nhiễm của FTW Mô hình này có khả năng nhân rộng ở nhiều quốc gia, nhất là những nơi gặp hạn chế về kinh tế, khó khăn về vốn đầu tư và chi phí vận hành cho các công trình xử lý nước thải Đối với nước thải sinh hoạt: Nghiên cứu của Huth và cộng sự [32] thực hiện tại Úc trên 10 loài thực vật khác nhau là một trong các nghiên cứu đầu tiên thực hiện định lượng sự tích lũy sinh khối thực vật, nồng độ và sự hấp thu chất dinh dưỡng của các loài thực vật trong điều kiện hồ sinh học, theo đó, sự hấp thu chất dinh dưỡng của thực vật được kết luận là phụ thuộc nhiều vào sinh khối thực vật hơn là những thay đổi về nồng độ chất dinh dưỡng và tốc độ hấp thụ chất dinh dưỡng khác nhau giữa các loài, tổng tích lũy sinh khối của Baccharis articulata (họ Cúc) lần lượt cao hơn khoảng 2,3, 4,4 và 8,3 lần so với Phragmites australis (sậy), Carex appressa (cói) và Vetiveria zizaninides (cỏ lau); Prajapati và cộng sự [43] thực hiện một nghiên cứu tại Hà Lan kết luận rằng các loài thực vật như bèo cái (Pistia stratiotes), cải tai bèo (Lactuca sativa) có tiềm năng lớn trong việc giảm thiểu ô nhiễm TP, TN và chất hữu cơ nhờ vào hoạt động mạnh của các vi sinh vật có ở rễ
PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Nội dung nghiên cứu tổng thể
Nội dung 1: Đánh giá hệ thống kênh rạch tại thành phố Hồ Chí Minh
Nội dung 2: Đánh giá khả năng xử lý ô nhiễm của 06 thực vật được chọn thông qua mô hình FTW
Nội dung 3: Đề xuất công nghệ FTW xử lý ô nhiễm nước kênh, rạch
HVTH: Nguyễn Thị Thanh Giang
GVHD: TS Võ Thị Diệu Hiền và PGS.TS Bùi Xuân Thành 26
Hệ thống thực vật nổi xử lý ô nhiễm nước
Hệ thống thực vật nổi xử lý ô nhiễm nước
(FTW) Đánh giá hệ thống kênh rạch TP.HCM
(03 tháng) Đánh giá khả năng xử lý ô nhiễm của
06 loài thực vật thông qua thí nghiệm Đánh giá khả năng xử lý ô nhiễm của
06 loài thực vật thông qua thí nghiệm Đối chứng
Tổng hợp, phân tích, đánh giá, kết luận Đánh giá, kết luận Đề xuất công nghệ FTW xử lý ô nhiễm nước kênh rạch
Chọn ra 03 loài thực vật có khả năng xử lý ô nhiễm cao nhất (N, P, COD, Hại khuẩn)
Hình 3 1 Sơ đồ nội dung nghiên cứu tổng thể
HVTH: Nguyễn Thị Thanh Giang
GVHD: TS Võ Thị Diệu Hiền và PGS.TS Bùi Xuân Thành 27
Đánh giá chất lượng nước hệ thống kênh rạch tại thành phố Hồ Chí Minh
Công việc và phương pháp thực hiện nội dung 1 được trình bày trong bảng sau:
Bảng 3 1 Phương pháp thực hiện Nội dung 1
STT Công việc thực hiện Phương pháp
1 Đánh giá tổng quan hiện trạng quản lý các tuyến kênh rạch hiện hữu: các chính sách liên quan, kết quả đạt được, các khó khăn,
Thu thập, tổng hợp tài liệu
2 Khảo sát, đánh giá hiện trạng ô nhiễm một số tuyến kênh rạch chính tại TP.HCM
Lấy mẫu, phân tích các chỉ tiêu môi trường nước Thống kê xử lý số liệu
So sánh với QCVN 08- MT:2015/BTNMT - Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt; Báo cáo hiện trạng môi trường hàng năm
3.2.2 Địa điểm khảo sát chất lượng nước kênh rạch thành phố Hồ Chí Minh Để phục vụ nội dung khảo sát chất lượng nước kênh rạch theo hiện trạng thực tế tại thành phố Hồ Chí Minh, việc lấy mẫu và phân tích các chỉ tiêu môi trường nước được thực hiện tại 16 địa điểm phân bố khắp 04 hệ thống kênh chính của thành phố Các điểm này được lựa chọn ở các vị trí rải rác dọc các tuyến kênh (chủ yếu là đầu tuyến, giữa tuyến và cuối tuyến) Mỗi địa điểm được tiến hành lấy 02 mẫu phân tích vào thời điểm ứng với 02 điều kiện triều (tổng cộng 32 mẫu) Phương pháp đo đạc, phân tích các chỉ tiêu môi trường nước được trình bày cụ thể tại mục 3.5
Bảng 3 2 Các vị trí lấy mẫu khảo sát chất lượng nước kênh rạch Thành phố Hồ Chí Minh
(Tọa độ) Ký hiệu Phường/Xã Quận/
1 Cầu An Phú NM1 An Phú 12 Kênh Vàm Tham
HVTH: Nguyễn Thị Thanh Giang
GVHD: TS Võ Thị Diệu Hiền và PGS.TS Bùi Xuân Thành 28
(Tọa độ) Ký hiệu Phường/Xã Quận/
HVTH: Nguyễn Thị Thanh Giang
GVHD: TS Võ Thị Diệu Hiền và PGS.TS Bùi Xuân Thành 29
(Tọa độ) Ký hiệu Phường/Xã Quận/
Phường 2 Quận 8 Kênh Đôi Đôi – Tẻ
HVTH: Nguyễn Thị Thanh Giang
GVHD: TS Võ Thị Diệu Hiền và PGS.TS Bùi Xuân Thành 30
Hình 3 2 Bản đồ phân bố các địa điểm lấy mẫu nước kênh rạch
Đánh giá khả năng xử lý ô nhiễm của 06 thực vật được chọn thông qua mô hình FTW
06 loài thực vật sẽ được nuôi trồng riêng biệt thành 06 hệ thống FTW quy mô phòng thí nghiệm Một hệ thống FTW không có thực vật sẽ được sử dụng làm hệ thống đối chứng Mô hình thí nghiệm có 07 bể được làm bằng vật liệu nhựa HDPE màu trắng và được bao bọc bởi khung thép Mỗi hệ thống sẽ được ký hiệu lần lượt là FTW 1, FTW 2, FTW 3, FTW 4, FTW 5, FTW 6, FTW C tương ứng với từng loại thực vật là Chuối hoa lai, Sậy, Cỏ voi, Thủy trúc, Cói bạc đầu, Cói thơm và hệ đối chứng
Mỗi bể có kích thước Dài x Cao x Rộng = 1,2 m x 1,2 m x 1 m Độ sâu mực nước được kiểm soát ~ 0,8 m Thể tích làm việc của mỗi FTW là 0,96 m 3 Phao nổi được làm từ ống nhựa PVC ỉ90 cú diện tớch Dài x Rộng = 0,7 m x 0,6 m = 0,42 m 2
HVTH: Nguyễn Thị Thanh Giang
GVHD: TS Võ Thị Diệu Hiền và PGS.TS Bùi Xuân Thành 31
Gạch đỏ sẽ được chọn làm giá thể vì đặc tính trơ của nó giúp cây trồng có thể đứng vững mà không ảnh hưởng đến hiệu suất xử lý của thực vật (chiều cao giá thể vào khoảng 10 cm) Nước kênh ô nhiễm sẽ được thu thập đầu mẻ (thời gian vận hành của mẻ tùy thuộc vào thời gian xử lý chất ô nhiễm) và được sử dụng làm đầu vào cho FTW
Hình 3 3 Giá đỡ thực vật
HVTH: Nguyễn Thị Thanh Giang
GVHD: TS Võ Thị Diệu Hiền và PGS.TS Bùi Xuân Thành 32
Hình 3 4 Bể thực hiện mô hình thí nghiệm
3.3.2 Thực vật nghiên cứu a Tiêu chí lựa chọn thực vật
- Sức sống tốt và phát triển mạnh ở vùng nước mặn;
- Có hiệu suất xử lý tốt C, N, các chất ô nhiễm vi lượng, kim loại nặng;
- Phổ biến, tạo mảng xanh lớn;
- Cây mọc chùm, rễ phát triển tốt;
- Ưu tiên các loài thực vật có sẵn tại địa phương, chi phí thấp;
- Có thể ứng dụng tạo cảnh quan b Đặc điểm các thực vật được chọn Đặc điểm các thực vật được chọn cho mô hình FTW được trình bày trong bảng sau:
HVTH: Nguyễn Thị Thanh Giang
GVHD: TS Võ Thị Diệu Hiền và PGS.TS Bùi Xuân Thành 33
Bảng 3 3 Đặc điểm thực vật thí nghiệm
Sậy nam Thủy trúc Cói bạc đầu Cỏ voi Cói thơm Chuối hoa lai
Họ Poaceae Cyperaceae Cyperaceae Poaceae Cyperaceae Cannaceae
Phân bố Đầm lầy, suối, đầm lầy ngập mặn
Kênh, ao và ven sông, các khu vực nhiệt đới trên toàn thế giới
Bãi cỏ trống, đất hoang, ven đê, ruộng lúa
Quanh cây trồng, dọc theo lề đường, vùng đất ngập nước, đầm lầy, ven rừng, khu vực bị xáo trộn và đất hoang
Vùng nhiệt đới và nhiệt độ ấm áp, bờ kênh
Vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới, có thể được tìm thấy dọc theo lề đường, ao, hồ hoặc suối Đặc điểm
-Thân rễ và hệ thống rễ xơ
-Sinh trưởng nhanh với bộ rễ khỏe, chịu nước lâu dài ở đầm lầy
-Rễ: Thân rễ mảnh, bò dài, có màng vảy
-Hệ thống thân rễ dày đặc (đỏ đến tím)
-Bộ rễ phát triển mạnh, chống xói lở bờ sông
-Hoa vào mùa hè và
-Phát triển trong điều kiện đất chua và mặn
-Chống xói mòn khi trồng ven bờ suối
-Ưa nắng, ưa bóng râm, nơi có hàm lượng chất hữu cơ cao, pH thấp
HVTH: Nguyễn Thị Thanh Giang
GVHD: TS Võ Thị Diệu Hiền và PGS.TS Bùi Xuân Thành 34
Sậy nam Thủy trúc Cói bạc đầu Cỏ voi Cói thơm Chuối hoa lai phân nhánh, thường hình thành các quần thể đơn loài dày đặc và đất ngập nước
-Khả năng thích ứng mạnh mẽ mùa thu
- Có thể tồn tại ở những khu vực bị xáo trộn, cạnh tranh với thảm thực vật bản địa
-Phát triển tốt nhất trong đất ẩm, thoát nước tốt, nhưng chúng có thể chịu được một ít nước đọng hoặc hạn hán sau khi chúng được thiết lập
Tuổi thọ 4,5-6 năm 2-5 năm > 1 năm Cây lâu năm (tồn tại đến 20 năm trong tự nhiên)
Cây lâu năm ngắn ngày (1 năm)
Mua hàng tại TP.HCM
Kênh Chu Văn An Kênh Chu Văn An Kênh Chu Văn An Mua hàng tại
HVTH: Nguyễn Thị Thanh Giang
GVHD: TS Võ Thị Diệu Hiền và PGS.TS Bùi Xuân Thành 35
Sậy nam Thủy trúc Cói bạc đầu Cỏ voi Cói thơm Chuối hoa lai
HVTH: Nguyễn Thị Thanh Giang
GVHD: TS Võ Thị Diệu Hiền và PGS.TS Bùi Xuân Thành 36 c Chuẩn bị thực vật thí nghiệm
Các loại thực vật chuẩn bị cho thí nghiệm sẽ có các phương pháp chiết khác nhau đối với từng loại [56] Thực vật sau khi thu thập sẽ được tiến hành làm sạch, nuôi với nước máy để thích nghi với môi trường nước, sau đó các thực vật này sẽ được tiến hành nuôi bằng nước kênh cho đến khi thực vật đạt tỉ lệ sống ổn định
Bảng 3 4 Phương pháp chuẩn bị thực vật
Thực vật Phương pháp trồng và thích nghi Ký hiệu
Chuối hoa lai Thu hái cây cao khoảng 20 cm (không tính rễ), có khoảng 2 – 3 lá mầm, rửa sạch, cấy vào bể (có ánh sáng tốt), tưới bằng nước máy
Sau 2 tuần, bắt đầu nuôi bằng nước kênh
Sau khoảng 2 tuần, cây thích nghi ổn định, không có dấu hiệu héo úa
Sậy Thu hái, cắt đoạn khoảng 20 cm (không tính rễ), rửa sạch, cấy vào bể đảm bảo tỉ lệ sống, tưới bằng nước máy Sau 2 tuần, bắt đầu nuôi bằng nước kênh thu thập
Sau 1 tuần, cây thích nghi ổn định, không có dấu hiệu héo úa
Cắt đoạn thân Cỏ voi Thu hái ~20 cm (không tính rễ), vệ sinh sạch sẽ, rồi trồng vào bể Trong 2 tuần đầu tưới bằng nước máy Sau đó duy trì bằng nước kênh thu thập.
Sau khoảng 2 tuần, cây thích nghi ổn định, không có dấu hiệu héo úa
Thủy trúc thu hái có chiều cao khoảng 20 cm (chưa tính rễ), rửa sạch rồi cấy vào bể trồng Trong 2 tuần đầu, không cần tưới nước máy mà chỉ nuôi cây bằng nước kênh thu thập được.
Sau khoảng 2 tuần, cây thích nghi ổn định, không có dấu hiệu héo úa
Cói bạc đầu Thu hái, cắt đoạn khoảng 20 cm (không tính rễ), rửa sạch, cấy vào bể, tưới bằng nước máy Sau 2 tuần, bắt đầu nuôi bằng nước kênh thu thập
Sau khoảng 2 tuần, cây thích nghi ổn định, không có dấu hiệu héo úa
HVTH: Nguyễn Thị Thanh Giang
GVHD: TS Võ Thị Diệu Hiền và PGS.TS Bùi Xuân Thành 37
Cần cắt cói thơm thành đoạn dài khoảng 20 cm (không tính phần rễ), rửa sạch và cấy vào bể Không tưới nước máy vào cói mà đợi sau 2 tuần, bắt đầu nuôi bằng nước kênh thu thập để cung cấp dinh dưỡng cho cói.
Sau khoảng 2 tuần, cây thích nghi ổn định, không có dấu hiệu héo úa
Cây sau khi được chiết và thích nghi sẽ được tiến hành trồng vào hệ thống FTW như sau:
Sậy Cỏ voi Thủy trúc
Chiều dài trung bình (cm)
Mật độ cây/giá đỡ
Khối lượng thực vật/diện tích bề mặt - g/m 2
Qua thực hiện nội dung 1 là khảo sát đánh giá hiện trạng kênh rạch Thành phố
Hồ Chí Minh, từ các kết quả khảo sát, với tiêu chí chính là nguồn nước thải mang tính đại diện đặc trưng cho kênh rạch nội đô, tác giả lựa chọn nguồn nước nghiên cứu được lấy từ kênh Hàng Bàng – đường Bãi Sậy – Quận 6 – Thành phố Hồ Chí Minh, cách trường đại học Bách Khoa khoảng 3,5 km
Kênh Hàng Bàng có chiều dài 1.830m, khởi nguồn từ rạch Lò Gốm (Quận 6) và chảy đến đường Vạn Tượng (Quận 5), nằm ngay sau chợ Kim Biên Từ điểm này, kênh được kết nối với kênh Tàu Hủ thông qua một nhánh kênh ngắn nằm giữa đường Kim Biên và Vạn Tượng, Quận 5.
HVTH: Nguyễn Thị Thanh Giang
GVHD: TS Võ Thị Diệu Hiền và PGS.TS Bùi Xuân Thành 38
Hình 3 5 Vị trí lấy mẫu nước nghiên cứu
HVTH: Nguyễn Thị Thanh Giang
GVHD: TS Võ Thị Diệu Hiền và PGS.TS Bùi Xuân Thành 39 Đặc điểm nguồn nước nghiên cứu:
Bảng 3 5 Bảng kết quả phân tích chất lượng nước tại kênh Hàng Bàng, Quận 6
Thông số Đơn vị Giá trị
- Cột B2 – Giao thông thủy và các mục đích khác với yêu cầu nước chất lượng thấp
- Các thông số in đậm là thông số có giá trị vượt QCVN 08-MT:2015 – Cột B2
HVTH: Nguyễn Thị Thanh Giang
GVHD: TS Võ Thị Diệu Hiền và PGS.TS Bùi Xuân Thành 40
Dựa vào kết quả trình bày tại bảng 3.5, các thông số chất lượng nước về nồng độ oxy hòa tan (DO), amoni (NH4 +-N), nhu cầu oxy hóa học (COD), ô nhiễm vi sinh (Coliform) tại kênh Hàng Bàng không đạt quy chuẩn Cụ thể như sau:
- Giá trị thông số DO tại thời điểm đo đạc là 0,52 – 0,69 mg/L (thấp hơn so với mức DO tối thiểu theo quy chuẩn 3,8 – 2,9 lần);
- Giá trị thông số NH4 +-N tại thời điểm đo đạc là 12,6 - 16,8 mg/L (vượt quy chuẩn từ 14 - 19 lần);
- Giá trị thông số COD tại thời điểm đo đạc là 70,3 - 90 mg/L (vượt quy chuẩn 1,4 - 1,8 lần);
- Giá trị thông số Coliform tại thời điểm đo đạc là 62400 - 63100 mg/L (vượt quy chuẩn 6,2 - 6,3 lần);
Hình 3 6 Hiện trạng khu vực kênh lấy nguồn nước nghiên cứu
3.3.4 Các điều kiện vận hành
- Hệ thống FTW sẽ được đặt bên cạnh tòa nhà C4 trong khuôn viên của Trường Đại học Bách Khoa TP.HCM (ĐHBK), được tiếp xúc trực tiếp và đầy đủ với nắng, gió, nhiệt độ của môi trường tự nhiên Vì vậy, khí hậu ở đây cũng được coi là đặc điểm chung của TP.HCM;
- Thực vật: Sậy nam, thủy trúc, cói bạc đầu, cỏ voi, cói thơm, chuối hoa lai;
HVTH: Nguyễn Thị Thanh Giang
GVHD: TS Võ Thị Diệu Hiền và PGS.TS Bùi Xuân Thành 41
- Thời gian vận hành theo mẻ: khoảng 30 ngày, trong quá trình này không thực hiện bổ sung hay thay đổi nguồn nước nghiên cứu ban đầu;
- Độ sâu mực nước được kiểm soát khoảng 0,8 m;
- Thể tích làm việc của mỗi FTW là 0,96 m 3
Hình 3 7 Mô hình các bể FTW
Phương pháp đánh giá phát triển sinh khối thực vật
Phương pháp đánh giá phát triển sinh khối thực vật dựa theo Chung và cộng sự [57] và Vo và cộng sự [58][56] Từ đầu đến cuối mỗi đợt thí nghiệm, cây trồng được xác định tỷ lệ cây sống trên tổng số cây, chiều dài, tỷ lệ sống, khối lượng tươi / khô Trong nghiên cứu này, các cây được theo dõi về tỷ lệ sống và sinh khối Các mẫu sẽ được rửa bằng nước máy để loại bỏ các hạt bám trên bề mặt thực vật
• Tỷ lệ sống: Tỷ lệ giữa số cây sống so với số cây ban đầu
• Sinh khối: Các cây trồng sẽ được xác định trọng lượng tươi Trong số các cây được chọn, một số ngẫu nhiên được lấy và phân tích trọng lượng khô (Sậy: 1 cây, Thủy trúc: 2 cây, Cói bạc đầu: 2 cây, Cỏ voi: 1 cây, Cói thơm: 2 cây, Chuối hoa lai: 1 cây) Sau 30 ngày, toàn bộ cây bao gồm cả thân, lá và rễ được xác định trọng lượng tươi Đối với trọng lượng khô, lấy ngẫu nhiên số lượng cây như trong phân tích
HVTH: Nguyễn Thị Thanh Giang
Trong quá trình nghiên cứu của TS Võ Thị Diệu Hiền và PGS.TS Bùi Xuân Thành, trọng lượng khô ban đầu của các mẫu vật được xác định bằng cách cân thực vật tươi đã sấy khô ở 70 độ C đến khi trọng lượng không đổi Dựa trên trọng lượng khô ban đầu và trọng lượng cuối cùng, các nhà nghiên cứu xác định lượng sinh khối tăng lên trong quá trình thí nghiệm.
Tốc độ tăng chiều dài được xác định bằng sự chênh lệch chiều dài cây trước và sau quá trình thí nghiệm Chiều dài chồi và rễ được đo từ mặt nước trở lên và trở xuống Mật độ chồi và rễ được ước tính bằng cách đếm số lượng trên mỗi cây Khối lượng tươi của chồi và rễ được đo, sau đó sấy khô ở 70 độ C đến khi đạt trọng lượng ổn định Trọng lượng khô phản ánh sự gia tăng sinh khối trong quá trình thí nghiệm.
Phương pháp đo đạc, phân tích các chỉ tiêu môi trường nước
Phương pháp phân tích các chỉ tiêu môi trường nước được tác giả thực hiện tại Phòng thí nghiệm trọng điểm xử lý chất thải bậc cao - Đại học Quốc gia TP.HCM, tòa B7 trường Đại học Bách Khoa TP.HCM Mẫu nước được thu thập cách mặt nước khoảng 30 cm, tính từ phần đáy của giá đỡ thực vật nổi, các mẫu được lưu chứa riêng biệt đối với từng mô hình FTW để tiến hành phân tích
Bảng 3 6 Các chỉ tiêu phân tích chất lượng nước
Thông số Đơn vị Phương pháp phân tích Thiết bị Độ chính xác Tần suất pH - - Hanna HI98136 ± 0,01 01 lần/ngày
DO mg/L - YSI 550A 01 lần/ngày
Nhiệt độ nước o C - - ± 0,01 01 lần/ngày Độ đục NTU - - - 01 lần/ngày
HVTH: Nguyễn Thị Thanh Giang
GVHD: TS Võ Thị Diệu Hiền và PGS.TS Bùi Xuân Thành 43
Thông số Đơn vị Phương pháp phân tích Thiết bị Độ chính xác Tần suất
Sự tăng trưởng thực vật - - - - 01 lần/tuần
Sự đa dạng sinh học - - - - Khi có sự xuất hiện của sinh vật mới
TSS mg/L SMEWW 2540 D Tủ sấy 01 lần/tuần
NO 2 - -N mg/L SMEWW 2540 D Tủ sấy ± 0,01 mg/L
NO 3 - -N mg/L SMEWW 4500 NO - 2 B Jenway 7315 01-02 lần /ngày
NH 4 + -N mg/L SMEWW 4500 NH 3 B&C Máy chưng cất
TP mg/L SMEWW 4500 P D Jenway 7315 01 - 02 lần /ngày
Coliform CFU/100 mL SMEWW 9222 B 2017 Petri 02 lần /tuần
Phenanthroline Method Jenway 7315 02 lần /tuần
COD mg/L SMEWW 5220C:2017 01 lần/ngày
Phương pháp phân tích dữ liệu
Chuẩn bị và xử lý thống kê dữ liệu được thực hiện bằng Excel (Microsoft 365) và phần mềm IBM SPSS Statistics, phiên bản 22.
HVTH: Nguyễn Thị Thanh Giang
GVHD: TS Võ Thị Diệu Hiền và PGS.TS Bùi Xuân Thành 44