Đánh giá khả năng xử lí nước sinh hoạt của 1 số loài thủy sinh vật

Đánh giá hiệu quả xử lí nước thải của 1 số loại thủy sinh vật, thực hiện trên hệ thống đất ngập nước nhân tạo ở qui mô phòng thí nghiệm . Có 3 loại thủy sinh được chọn là thủy trúc, lục bình và bèo tai tượng

Tạp chı́ Khoa học Trườ ng Đại học Cầ n Thơ Số chuyên đề: Môi trường Biến đổi khí hậu (2015): 119-128 ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT CỦA MỘT SỐ LOẠI THỦY SINH THỰC VẬT Nguyễn Thành Lộc1, Võ Thị Cẩm Thu2, Nguyễn Trúc Linh2, Đặng Cường Thịnh1, Phùng Thị Hằng2 Nguyễn Võ Châu Ngân1 Khoa Môi trường & Tài nguyên Thiên nhiên, Trường Đại học Cần Thơ Khoa Sư phạm, Trường Đại học Cần Thơ Thông tin chung: Ngày nhận: 08/08/2015 Ngày chấp nhận: 17/09/2015 Title: Evaluation of treatment efficiency of domestic wastewater by aquatic plants Từ khóa: Cây Bèo Tai tượng, Lục bình, Thủy trúc, nước thải sinh hoạt Keywords: Water cabbage, water hyacinth, umbrella papyrus, domestic wastewater ABSTRACT The study on “Evaluation of treatment efficiency of domestic wastewater by aquatic plants” was processed on a lab-scale artificial wetland system Three aquatic plant variaties were chosen for this study, including: water cabbage, water hyacinth, and umbrella papyrus The results showed that all three plant variaties were of high treatment efficiency on domestic wastewater showing through different parameters values (pH, EC, DO, turbidity, COD, BOD5, TKN, TP and total Coliforms) Umbrella papyrus had the greatest ratio (22.15%) of air cells/sectioning roots while water hyacinth and Water cabbage were lower at 19.63% and 10.47%, respectively The establishment and increasing the air cell area offered the most importance mechanism that helped aquatic plants adapt to domestic wastewater TÓM TẮT Nghiên cứu “Đánh giá hiệu xử lý nước thải sinh hoạt số loại thủy sinh thực vật” thực hệ thống đất ngập nước nhân tạo quy mô phòng thí nghiệm Có ba loại thực vật thủy sinh chọn Thủy trúc, Lục bình Bèo Tai tượng Kết nghiên cứu cho thấy ba loại thực vật thủy sinh xử lý tốt hầu hết chất ô nhiễm nước thải sinh hoạt thông qua tiêu pH, EC, DO, độ đục, COD, BOD5, TKN, TP tổng Coliform Tỉ lệ diện tích khoang khí/diện tích lát cắt rễ Thủy trúc tăng nhiều 22,15%, Lục bình tăng 19,63%, thấp Bèo Tai tượng tăng 10,47% Sự thành lập gia tăng diện tích khoang khí xem chế quan trọng giúp thực vật thủy sinh thích nghi với nước thải sinh hoạt ctv., 2012) Tuy nhiên hệ thống trồng trời, có nhiều yếu tố khác ảnh hưởng đến hiệu xử lý hệ thống Các giá trị hiệu xử lý ghi nhận đánh giá cho hệ thống không đánh giá cho loại riêng biệt GIỚI THIỆU Hiện nay, phần lớn nước thải sinh hoạt khu đô thị chưa xử lý mức, nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường, lan truyền dịch bệnh ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng Đã có nhiều nghiên cứu giải pháp giảm thiểu mức độ ô nhiễm nước thải sinh hoạt, xử lý nước thải hộ gia đình hay khu dân cư thực vật đánh giá công nghệ phù hợp, đơn giản, chi phí xây dựng vận hành thấp; đảm bảo vệ sinh môi trường, vừa tạo cảnh quan (Phạm Khánh Huy Vì thế, nghiên cứu “Đánh giá hiệu xử lý nước thải sinh hoạt số loại thủy sinh thực vật” thực nhằm đánh giá khả xử lý nước thải sinh hoạt hộ gia đình hệ thống đất ngập nước trồng ba loại thủy sinh gồm Bèo Tai tượng (Pistia stratiotes L.), Lục bình (Eichhornia 119 Tạp chı́ Khoa học Trườ ng Đại học Cầ n Thơ Số chuyên đề: Môi trường Biến đổi khí hậu (2015): 119-128 môi trường nước thải có nồng độ ô nhiễm thấp lúc Thủy trúc sống tốt mọc chồi crassipes) Thủy trúc (Cyperus involucratus) loài phổ biến Đồng sông Cửu Long Thông qua khảo sát hiệu suất xử lý giải phẫu thực vật theo thời đoạn tăng trưởng, nghiên cứu nhằm đánh giá hiệu suất xử lý ô nhiễm, chế hút loại bỏ chất gây ô nhiễm có nước thải loại thực vật thủy sinh  Bèo Tai tượng chọn làm giống phát triển khỏe mạnh, không bị sâu bệnh tương đối đồng chiều cao giai đoạn sinh trưởng, cắt bỏ rễ cách gốc 0,5 cm cắt bỏ để môi trường nước ngày PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Thời gian địa điểm nghiên cứu Nước thải sinh hoạt lấy từ cống thoát nước tập trung kí túc xá sinh viên khu B - Đại học Cần Thơ Vị trí lấy mẫu miệng cống có dòng chảy mạnh để đảm bảo độ pha trộn tốt Nước thải thu vào khoảng 8h30 sáng Bằng cảm quan nhận thấy nước thải có màu xám nâu, mùi hôi, chứa nhiều dầu mỡ cặn lơ lửng Sau lấy nước thải đưa trực tiếp vào hệ thống xử lý mà không qua công đoạn tiền xử lý 2.2.2 Bố trí thí nghiệm Thời gian nghiên cứu: từ tháng 8/2013 đến tháng 12/2013 Thí nghiệm bố trí khu thí nghiệm trời - Khoa Môi trường Tài nguyên Thiên nhiên, Trường Đại học Cần Thơ Đây nơi tiến hành đo đạc tiêu lý học (chiều dài thân, rễ, sinh khối) trồng Các tiêu hóa lý phân tích phòng thí nghiệm (PTN) thuộc Bộ môn Kỹ thuật Môi trường - Khoa Môi trường Tài nguyên Thiên nhiên Phần giải phẫu thực vật tiến hành PTN Thực vật, Bộ môn Sinh học, Khoa Sư phạm 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Chuẩn bị bố trí thí nghiệm a Chuẩn bị thùng trồng Thí nghiệm bố trí ngẫu nhiên với nghiệm thức (NT) tương ứng với loại thực vật thủy sinh nghiên cứu, NT bố trí lần lặp lại với tải lượng nạp nước 12 L/ngày Đồng thời NT đối chứng bố trí tương tự, nước đưa vào dung dịch Hoagland Mật độ trồng nghiệm thức chọn đảm bảo khả sinh trưởng sinh sản Thùng nhựa hình chữ nhật thể tích 60 L có chiều dài 0,6 m, rộng 0,4 m, cao 0,25 m Hai thùng nối với ống PVC (21) tạo thành hệ thống đất ngập nước với tổng thể tích khoảng 120 L  NT1: nước thải + đá 1×2 + bụi Thủy trúc  NT1’: dung dịch Hoagland + đá 1×2 + bụi Thủy trúc  NT2: nước thải + 10 Lục bình Đối với hệ thống trồng Lục bình (loại thân ngắn) Bèo tai tượng, nước đưa vào thùng nhựa ngập đến 10 cm Riêng hệ thống trồng Thủy trúc bố trí đá 1×2 cm vào thùng, chiều dày lớp đá đạt 25 cm b Chuẩn bị trồng  NT2’: dung dịch Hoagland + 10 Lục bình  NT3: nước thải + 20 Bèo Tai tượng  NT3’: dung dịch Hoagland + 20 Bèo Tai tượng Bảng 1: Thành phần dung dịch dưỡng chất Hoagland Các loài nghiên cứu chọn loại tự nhiên thu thập từ vùng ven nội ô thành phố Cần Thơ Thành phần KNO3 Ca(NO3)2.4H2O MgSO4 NH4NO3 H3PO3 MnCl2.4H2O ZnSO4.7H2O CuSO4.5H2O Na2MoO4 KH2PO4 Fe-EDTA  Lục bình chọn có chiều dài từ đến đỉnh khoảng 20 cm, số từ - Lục bình giống đem cắt rễ, loại bỏ phần thân, hư chuyển vào nước nuôi dưỡng ngày trước đưa vào chậu trồng bố trí thí nghiệm  Thủy trúc thu tiến hành cắt ngang phần thân cây, vị trí cắt cách gốc 40 cm Tách bụi cắt rễ, bụi khoảng 10 thân đem trồng trực tiếp vào bể thí nghiệm Để thích nghi dần với 120 Dung dịch gốc 202 g/L 236 g/0,5 L 403 g/L 80 g/L 2,86 g/L 1,81 g/L 0,22 g/L 0,051 g/L 0,12 g/L 136 g/L 15 g/L Tạp chı́ Khoa học Trườ ng Đại học Cầ n Thơ Số chuyên đề: Môi trường Biến đổi khí hậu (2015): 119-128 độ phóng đại X10 mẫu để tính toán diện tích khoang khí (Bùi Trường Thọ, 2010): 2.2.3 Phương pháp thu mẫu phân tích tiêu a Phân tích mẫu nước  Làm tăng độ tương phản, đánh dấu thước đo phần mềm Photoshop CS3 Hàng ngày, nhóm nghiên cứu lấy nước thải sinh hoạt cống thoát nước để nạp vào hệ thống thí nghiệm nên mẫu nước đánh giá chất lượng nước đầu vào lần bắt đầu thí nghiệm giả sử chất lượng nước thải đầu vào suốt trình thí nghiệm Chất lượng nước sau xử lý thu thời điểm khác sau tiến hành thí nghiệm: ngày 10, ngày 20 ngày 30  Dùng phần mềm miễn phí Image J để tính toán diện tích b2 Phương pháp xác định hàm lượng diệp lục Hàm lượng diệp lục tố a, b carotenoids tổng số tính theo công thức Wellburn (1994) có bổ sung Ca = (12,21A663,2 – 2,81A646,8)(10×5)/2 Cb = (20,13A646,8 – 5,03A663,2)(10×5)/2 Cx+b = (1000A470 – 3,27Ca + 104Cb)/198(10×5)/2 Các mẫu nước thường tiến hành phân tích sau thu thập; trường hợp chưa phân tích bảo quản mẫu theo quy cách tủ lạnh 4oC Các tiêu phân tích mẫu nước gồm DO, pH, EC, độ đục, BOD5, COD, TKN, TP, tổng Coliform Trong pH DO đo trường, tiêu kim loại đo đạc máy cực phổ ion CPA-HH3, tiêu lại phân tích PTN Xử lý nước, Khoa Môi trường TNTN, Đại học Cần Thơ theo hướng dẫn APHA, AWWA, WEF (1995) b Phân tích mẫu thực vật Trong đó: Ca: hàm lượng diệp lục tố a (µg/g tươi) Cb: hàm lượng diệp lục tố b (µg/g tươi) Cx+b: hàm lượng carotene xanthophyll (µg/g tươi) Mẫu thủy sinh thực vật thí nghiệm thu sau thu mẫu nước thải Sau thực vật đặt vào bao nhựa, giữ nguyên dạng, buộc miệng bao chuyển đến PTN Thực vật, Bộ môn Sinh học, Khoa Sư phạm để tiến hành phần giải phẫu thực vật 2.2.4 Phương pháp xử lý số liệu Các số liệu tổng hợp phần mềm MS Excel, phân tích phương sai sau kiểm định Duncan phần mềm SPSS 13.0 để đánh giá hiệu suất xử lý loại thí nghiệm b1 Phương pháp giải phẫu thực vật KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1 Đặc điểm nước thải sinh hoạt đầu vào Thực tiêu tạm thời phương pháp cắt lát vi mẫu nhuộm hai màu với quan cắt thành lát mỏng khoảng 40 µm (phẫu thức) trước quan sát Cách nhuộm hai màu theo phương pháp son phèn - lục iod (Hà Thị Lệ Ánh, 2006) Kế t quả phân tıch nước thải sinh hoa ̣t đầ u vào ́ cho thấ y nồ ng đô ̣ các chấ t ô nhiễm nước thải sinh hoa ̣t khá cao thể qua Bảng Các tiêu TKN, TP 7,16 mg/L 1,78 mg/L thấp tiêu chuẩn quốc gia nước thải sinh hoạt, hàm lượng BOD5, COD tổng Coliform cao so với QCVN 14:2008/BTNMT cô ̣t A Như vậy, nguồn nước thải sinh hoạt chưa đạt tiêu chuẩn xả thải cần phải xử lý trước thải nguồn tiếp nhận Bên cạnh tiêu DO đạt 1,74 mg/L, gây bất lợi cho trình phân hủy chất hữu vi sinh vật hiếu khí so sánh với QCVN 39:2011/BTNMT Nguyên tắc phương pháp nhuộm hai màu: vi mẫu nhuộm dung dịch phẩm nhuộm hai màu son phèn - lục iod (Carmin alone vert d’iod), son phèn nhuộm màu hồng vách tế bào cellulose lục iod nhuộm xanh vách tế bào tẩm mộc tố Vi mẫu sau nhuộm đưa lên máy chụp hình kỹ thuật số Olympus 7.2 mega pixels kết nối với kính hiển vi Olympus để tăng độ phóng đại Chọn hình có độ phóng đại X4 hình có 121 Tạp chı́ Khoa học Trườ ng Đại học Cầ n Thơ Số chuyên đề: Môi trường Biến đổi khí hậu (2015): 119-128 Bảng 2: Đặc điểm nước thải sinh hoạt sử dụng thí nghiệm 3.2 Tăng trưởng đối tượng thí nghiệm QCVN 14:2008/ BTNMT (cột A) 5-9 ≥ 2** 75* 30 20* 4* 3.000 1* 2* 3* 0,1* Việc gia tăng khối lượng thực vật thủy sinh hệ thống xử lý nước thải có ý nghĩa quan trọng mặt kỹ thuật lẫn kinh tế Thực vật phát triển nhanh lấy nhiều chất dinh dưỡng nước thải Chỉ tiêu Đơn vị Giá trị pH 7,13 DO mg/L 1,74 EC mS/cm 0,90 Độ đục NTU 45,27 COD mg/L 250,17 BOD5 mg/L 132,57 TKN mg/L 7,16 TP mg/L 1,78 Tổng Coliform MPN/100mL 4600000 Fe mg/L 0,13 Cu mg/L Zn mg/L Pb mg/L - 3.2.1 Tăng trưởng khối lượng Kết đo đạc cho thấy khối lượng Lục bình, Thủy trúc Bèo Tai tượng nước thải tăng dần theo thời gian kết thúc thí nghiệm Điều cho thấy loài thí nghiệm có khả thích nghi, việc hấp thu chất nước thải để gia tăng khối lượng, góp phần xử lý chất hữu nước thải sinh hoạt Trong nước thải Lục bình Bèo Tai tượng sinh trưởng phát triển tốt Thủy trúc Các tiêu sinh trưởng Lục bình Bèo Tai tượng nước thải lớn dinh dưỡng Hoagland (đến ngày 10, sau ngày thứ 10 Bèo Tai tượng trồng dung dịch Hoagland chết đi) (*) So sánh theo QCVN 40:2011/BTNMT (cột A) (**) So sánh theo QCVN 39:2011/BTNMT (b) (a) (c) Hình 1: Tăng trưởng khối lượng loài thí nghiệm theo thời gian a: Lục bình; b: Bèo Tai tượng; c: Thủy trúc sai số tính toán, việc nghiên cứu mô chuyển khí nên xác định theo hệ số diện tích khoang khí/diện tích lát cắt ngang mô có cấu trúc nhỏ (Brix, 1992, trích dẫn Bùi Trường 3.2.2 Tăng trưởng mô xốp Theo Phạm Hoàng Hộ (1999), mô xốp có vai trò quan trọng tế bào nhu mô Để hạn chế 122 Tạp chı́ Khoa học Trườ ng Đại học Cầ n Thơ Số chuyên đề: Môi trường Biến đổi khí hậu (2015): 119-128 Thọ, 2010) Trong thí nghiệm tiến hành giải phẫu tính toán diện tích khoang khí/diện tích lát cắt ngang rễ ba đối tượng nghiên cứu nhận thấy ba đối tượng có hệ số diện tích khoang khí/diện tích lát cắt ngang rễ tăng lên đáng kể sau thời gian trồng nước thải so với ban đầu Trước sau thí nghiệm diện tích khoang khí/diện tích lát cắt rễ Thủy trúc tăng lên 22,15%, tăng gần 1,5 lần so với mẫu đầu vào cao ba loại Diện tích khoang khí/diện tích lát cắt rễ tăng từ 30,79% lên 50,42% Lục bình Diện tích khoang khí/diện tích lát cắt rễ Bèo tai tượng tăng 10,47% Bảng 3: Tỉ lệ diện tích khoang khí/diện tích lát cắt ngang rễ đối tượng thí nghiệm (%) Loại Thủy trúc Lục bình Bèo Tai tượng Đầu vào Ngày 15 Ngày 30 Nước thải Nước thải Hoagland Nước thải Hoagland 28,00 ± 1,16 bx 33,84 ± 1,89 by 34,58 ± 0,97 by 43,55 ± 1,72 bz 43,22 ± 1,72 bz 37,99 ± 2,53ax 43,09 ± 0,53 ay 44,62 ± 0,77 ay 47,96 ± 0,37 az 46,55 ± 0,60 az 37,69 ± 1,67ax 43,54 ± 1,57 ay 44,10 ± 0,67 ay - Ghi chú: Giá trị trung bình ± SE, n = a, b: cột, số có chữ theo sau giống không khác biệt mức ý nghĩa 5% qua phép thử Duncan x, y, z: hàng số có chữ theo sau giống không khác biệt mức ý nghĩa 5% a b 0,1mm Hình 2: Lát cắt rễ Thủy trúc (a) bắt đầu (b) kết thúc thí nghiệm a b Hình 3: Lát cắt rễ Lục bình (a) bắt đầu (b) kết thúc thí nghiệm 123 0,1mm Tạp chı́ Khoa học Trườ ng Đại học Cầ n Thơ Số chuyên đề: Môi trường Biến đổi khí hậu (2015): 119-128 b a Hình 4: Lát cắt ngang rễ Bèo Tai tượng (a) bắt đầu (b) kết thúc thí nghiệm trao đổi chất, dạng muối, tinh thể không gây độc Sự hình thành tinh thể tùy theo loại cây, cách chống chịu chúng với môi trường sống Tinh thể phát nhiều Lục bình Bèo Tai tượng, riêng Thủy trúc thấy tinh thể, Thủy trúc loại bỏ chất độc theo phương thức khác Tinh thể hình thành theo nhu cầu sinh lý cây, giảm thành phần độc hại cho cây, giúp trình trao đổi chất diễn thuận lợi, giữ phát triển tốt môi trường sống 3.2.3 Tăng trưởng tinh thể Với phương pháp giải phẫu thí nghiệm quan sát dạng tinh thể oxalate calci (CaC2O4) dạng bó hình kim cầu gai Tinh thể oxalat calci phân bố có tính quy luật, chủ yếu mô mà có trao đổi chất diễn tích cực (Kixeleva, 1977) Vai trò sinh lý tinh thể sản phẩm trao đổi chất cuối cùng, kết tinh ion Ca2+ với acid oxalit - vốn acid gây độc tế bào hình thành trình a b c d Hình 5: Các dạng tinh thể Bèo Tai tượng (a, b) Lục bình (c, d) sau bố trí thí nghiệm gian không khác biê ̣t có ý nghıa (p>0,05) ̃ Nhìn chung, giá trị pH dao động mức trung tính ngưỡng cho phép theo QCVN 14:2008/BTNMT thích hợp cho phát triển thực vật thủy sinh 3.3 Hiệu suất xử lý nước thải loại thực vật thủy sinh 3.3.1 Diễn biến tiêu hóa - lý nước thải a Diễn biến pH theo thời gian Giá trị pH NT có thay đổi theo thời 124 Tạp chı́ Khoa học Trườ ng Đại học Cầ n Thơ Số chuyên đề: Môi trường Biến đổi khí hậu (2015): 119-128 Bảng 4: Giá trị pH nghiệm thức theo thời gian NT1 NT2 NT3 Ngày Ngày 10 Ngày 20 Ngày 30 QCVN 14:2008/BTNMT 7,13 ± 0,03 7,13 ± 0,03 7,13 ± 0,03 Nghiệm thức 7,59 ± 0,07 7,49 ± 0,15 7,50 ± 0,05 7,31 ± 0,10 6,98 ± 0,04 6,88 ± 0,04 7,35 ± 0,07 7,03 ± 0,12 7,27 ± 0,06 5,00 - 9,00 Ghi chú: Giá trị trung bình ± SE, n=3 b thí nghiệm tăng so với giá trị DO đầu vào khác biệt có ý nghĩa (p>0,05) Giá trị DO có xu hướng tăng dần theo thời gian đến ngày thứ 20, sau DO có chiều hướng giảm Diễn biến DO theo thời gian Nước thải chưa xử lý có giá tri ̣ DO trung bı̀nh là 1,74 mg/L chứng tỏ nước thải bi ̣ ô nhiễm hữu Giá trị DO NT vào thời điểm kết thúc Bảng 5: Giá trị DO nghiệm thức theo thời gian Nghiệm thức Ngày 10 Ngày 20 Ngày 30 1,74 ± 0,05 1,74 ± 0,05 1,74 ± 0,05 NT1 NT2 NT3 Ngày 3,50 ± 0,10 3,50 ± 0,18 3,77 ± 0,48 4,59 ± 0,87 4,98 ± 0,75 4,57 ± 0,64 4,05 ± 0,38 4,55 ± 0,38 4,71 ± 0,14 QCVN 14:2008/ BTNMT (cột A) ≥ 2,00 Ghi chú: Giá trị trung bình ± SE, n = c cây, cung cấp cho trình sinh trưởng, tổng hợp nên thành phần tế bào, mô, giúp tăng sinh khối… dự trữ dạng tinh thể muối không bào nằm vách tế bào (Nguyễn Bá, 1977) Diễn biến EC theo thời gian Giá trị EC NT có xu hướng giảm dần theo thời gian Các muối tan phân ly nước thành anion cation Các ion Ca2+, Mg2+, NH4+, NO3-… vận chuyển theo mạch gỗ Bảng 6: Giá trị EC nghiệm thức theo thời gian Nghiệm thức NT1 NT2 NT3 Ngày 0,90 ± 0,00 0,90 ± 0,00 0,90 ± 0,00 Ngày 10 0,58 ± 0,05 0,39 ± 0,01 0,53 ± 0,16 Ngày 20 0,53 ± 0,03 0,32 ± 0,02 0,38 ± 0,03 Ngày 30 0,56 ± 0,09 0,34 ± 0,03 0,38 ± 0,01 Ghi Ghi chú: Giá trị trung bình ± S.E, n = Qua kết phân tích kim loại ban đầu, mặt kim loại đồng, chì, kẽm, cho thấy giá trị EC chủ yếu thuộc muối tan Do đó, chế hấp thu kim loại để tăng sinh khối tích trữ kim loại dạng muối thực vật thủy sinh (Hình 5) góp phần làm giảm EC thí nghiệm d Diễn biến độ đục theo thời gian đục NT tăng theo thời gian Cụ thể, hiệu suất xử lý NT1 đến ngày thứ 30 98,31%, NT2 94,90% NT3 93,10% Sau kết thúc thí nghiệm khối lượng rễ NT1 99,16 g; NT2 259,09 g; NT3 48,93 g Như vậy, gia tăng chiều dài rễ, khối lượng rễ loài thực vật thủy sinh thí nghiệm có vai trò làm giảm độ đục thông qua chế kết bám chất hữu lơ lửng chất nhầy tiết Kế t quả đo đô ̣ đu ̣c ở NT đề u thấ p rấ t nhiề u so với nước thải đầ u vào Hiệu suất xử lý độ Bảng 7: Độ đục nghiệm thức theo thời gian Nghiệm thức NT1 NT2 NT3 Ngày Ngày 10 Ngày 20 Ngày 30 45,27 ± 0,75 45,27 ± 0,75 45,27 ± 0,75 1,18 ± 0,26 3,50 ± 0,49 5,82 ± 0,74 0,98 ± 0,08 2,89 ± 0,42 5,04 ± 0,81 0,75 ± 0,11 2,33 ± 0,27 3,13 ± 0,43 Ghi chú: Giá trị trung bình ± S.E, n = 125 Ghi Tạp chı́ Khoa học Trườ ng Đại học Cầ n Thơ e Số chuyên đề: Môi trường Biến đổi khí hậu (2015): 119-128 Thủy trúc tăng trọng lượng thấp hiệu suất xử lý TKN cao đến ngày thứ 30 71,37%, Lục bình trọng lượng tăng nhiều hiệu suất xử lý TKN đến ngày 30 58,38%, Bèo tai tượng hiệu suất xử lý TKN 65,5% Diễn biến TKN theo thời gian Khi so sánh với kết trọng lượng NT cho thấy hàm lượng TKN giảm trọng lượng tăng theo thời gian thí nghiệm Trong đó, Bảng 8: Giá trị TKN nghiệm thức theo thời gian Nghiệm thức NT1 NT2 NT3 Ngày Ngày 10 Ngày 20 Ngày 30 7,16 ± 0,02 7,16 ± 0,02 7,16 ± 0,02 6,49 ± 0,67 5,47 ± 0,21 5,56 ± 0,37 4,34 ± 1,75 4,46 ± 0,45 4,26 ± 0,51 2,02 ± 0,25 3,06 ± 0,33 2,47 ± 0,49 QCVN 40:2011/BTNMT 20,00 Ghi chú: Giá trị trung bình ± S.E, n = Một nhân tố liên quan mật thiết định khả tăng sinh khối thực vật tính chống chịu thực vật trình quang hợp Cường độ quang hợp có mối liên quan chặt chẽ với hàm lượng dạng sắc tố mà chủ yếu hàm lượng diệp lục Kết phân tích hàm lượng diệp lục nghiệm thức vào giai đoạn kết thúc thí nghiệm cho thấy hàm lượng sắc tố a, b NT cao môi trường nước thải tạo điều kiện cho trình quang hợp diễn mạnh mẽ góp phần tăng sinh khối Điều chứng tỏ ba loài thực vật thí nghiệm có khả thích ứng cao môi trường nước thải loại bỏ phần chất dinh dưỡng nước thải sinh hoạt chúng trồng hệ thống đất ngập nước Bảng 9: Hàm lượng sắc tố kết thúc thí nghiệm Nghiệm thức Ca (µg/g tươi) Cb (µg/g tươi) Cx+b (µg/g tươi) Lá Bèo Tai tượng - Nước thải 312,33 a 142,32 a 1847,5 a - Hoagland 111,95 b 46,77 b 615,36 b Lá Lục bình - Nước thải 454,09 a 222,5 a 2924,8 a - Hoagland 115,02 b 57,439 b 767,87 b Lá Thủy trúc - Nước thải 237,44 a 115,47 a 1565,8 a - Hoagland 264,42 a 118,09 a 1573,1 a Ghi chú: Trong cột, số có chữ số theo sau giống khác biệt ý nghĩa thống kê dùng phép kiểm định Duncan, mức ý nghĩa 5% mạnh để phục vụ cho phát triển, thấy rõ f Diễn biến hàm lượng TP theo thời gian qua việc tăng số thí nghiệm Hiệu suất xử Bảng 13 cho thấy thay đổi hàm lượng lân lý TP NT ngày 30 cao NT1: 98,88%, kế tổng số nước thải đầu so với nước thải đầu đến NT2: 97,75% NT3: 95,81% Như vậy, vào chưa xử lý Điều chứng tỏ thực vật thực vật thủy sinh lấy chất dinh dưỡng thủy sinh đóng vai trò quan trọng việc loại bỏ nước thải để phục vụ cho trình sinh trưởng phốt-pho Bên cạnh hiệu trình lắng lọc, phát triển chúng, đồng thời góp phần làm giảm hàm lượng phốt-pho hấp thụ chất ô nhiễm nước Bảng 10: Giá trị TP nghiệm thức theo thời gian Nghiệm thức NT1 NT2 NT3 Ngày Ngày 10 Ngày 20 Ngày 30 1,78 ± 0,04 1,78 ± 0,04 1,78 ± 0,04 0,82 ± 0,03 0,64 ± 0,04 0,61 ± 0,02 0,70 ± 0,07 0,46 ± 0,02 0,47 ± 0,03 0,02 ± 0,01 0,37 ± 0,04 0,07 ± 0,02 Ghi chú: Giá trị trung bình ± S.E, n = 126 QCVN 40:2011/BTNMT 4,00 Tạp chı́ Khoa học Trườ ng Đại học Cầ n Thơ Số chuyên đề: Môi trường Biến đổi khí hậu (2015): 119-128 thí nghiệm tăng theo thời đoạn sinh trưởng Hàm lượng BOD5 NT1 ngày thứ 30 thấp cột A, NT2 NT3 đạt cột B theo QCVN 14:2008/BTNMT 3.3.2 Diễn biến tiêu sinh học nước thải a Diễn biến hàm lượng BOD5 theo thời gian Hàm lượng BOD5 giảm khối lượng Bảng 11: Giá trị BOD5 nghiệm thức theo thời gian Nghiệm thức NT1 NT2 NT3 Ngày Ngày 10 Ngày 20 Ngày 30 132,57 ± 2,77 132,57 ± 2,77 132,57 ± 2,77 54,27 ± 1,45 59,36 ± 1,20 68,73 ± 1,85 27,00 ± 1,59 38,34 ± 1,76 38,73 ± 1,45 22,53 ± 1,75 35,79 ± 1,46 43,47 ± 1,23 QCVN 14:2008/ BTNMT (cột A) 30 Ghi chú: Giá trị trung bình ± S.E, n = b cho thấy sinh khối tăng NT sử dụng chất hữu phân giải thành dạng ion dễ hấp thu cung cấp cho sinh trưởng thực vật Hiệu suất xử lý ba NT dao động khoảng 61,19 - 83,17% Diễn biến hàm lượng COD theo thời gian Sau 20 ngày vận hành, hàm lượng COD nước thải đầu so với QCVN 40:2011/BTNMT cho thấ y tấ t cả các NT đề u xử lý đa ̣t loa ̣i A Kết Bảng 12: Giá trị COD nghiệm thức theo thời gian Nghiệm thức NT1 NT2 NT3 Ngày Ngày 10 Ngày 20 Ngày 30 250,17 ± 1,61 250,17 ± 1,61 250,17 ± 1,61 75,10 ± 2,36 68,68 ± 5,32 97,03 ± 2,28 45,77 ± 2,71 56,03 ± 3,34 58,47 ± 2,11 41,06 ± 0,90 61,03 ± 2,55 63,20 ± 2,66 QCVN 40:2011/ BTNMT (cột A) 75,00 Ghi chú: Giá trị trung bình ± S.E, n = c cây, VSV sống quanh rễ cạnh tranh góp phần tiêu diệt nhóm vi khuẩn bị ion hóa ánh sáng mặt trời Tổng Coliform đầu NT1 NT2 đạt loại A NT3 đạt loại B theo QCVN 14:2008/BTNMT Diễn biến tổ ng Coliform theo thời gian Giá trị tổng Coliform NT giảm dần theo thời gian Tốc độ giảm tổng Coliform NT nhanh, nhanh NT1 Khi nước thải vào hệ thống lượng Coliform giữ lại qua hệ rễ Bảng 13: Tổng Coliform nghiệm thức theo thời gian Nghiệm thức NT1 NT2 NT3 Ngày 10 Ngày 20 4,6 × 106 4,6 × 106 4,6 × 106 3,1 × 105 3,8 × 104 2,3 × 104 4,7 × 103 1,8 × 103 3000 2,4 × 10 3,8 × 103 5,3 × 10 2,2 × 103 QCVN 14:2008/BTNMT Hàm lượng COD NT đầu đạt QCVN 40:2011/BTNMT Tổng Coliform đầu NT1 NT2 đạt loại A NT3 đạt loại B theo QCVN 14:2008/BTNMT Hiệu suất xử lý tổng Coliform NT cao dao động từ 93,19 - 99,96% Kết cho thấy 03 loại thủy sinh thực vật nghiên cứu ứng dụng hiệu xử lý chất ô nhiễm hữu nước thải sinh hoạt Hiệu suất xử lý tổng Coliform ba NT cao dao động từ 93,19 - 99,96% NT1 có hiệu suất xử lý cao với 99,96% ngày 30; hiệu suất NT2 99,95% NT3 99,92% Với giá trị coliform đầu vào khoảng 4,6×106 ba loại thí nghiệm có hiệu cao việc xử lý VSV gây bệnh nước thải KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 4.1 Kết luận Ngày 30 QCVN 14:2008/BTNMT Ngày Diện tích khoang khí rễ loại thí nghiệm tăng đáng kể sau thí nghiệm (Thủy trúc tăng 22,15%, Lục bình tăng 19,63%, Bèo Tai tượng tăng 10,47%) Qua 30 ngày thí nghiệm, đầu NT có hiệu xử lý BOD5 NT1 đạt loại A theo QCVN 14:2008/BTNMT; NT2 NT3 đạt loại B theo 127 Tạp chı́ Khoa học Trườ ng Đại học Cầ n Thơ Số chuyên đề: Môi trường Biến đổi khí hậu (2015): 119-128 Hà Thị Lệ Ánh (2006) Hình thái giải phẫu học thực vật Trường Đại học Cần Thơ Kixeleva (1977) Giải phẫu hình thái thực vật NXB Giáo dục Nguyễn Bá (1977) Hình thái học thực vật, tập NXB Đại học Trung học chuyên nghiệp, Hà Nội Nguyễn Bá (2006) Hình thái học thực vật NXB Giáo dục Phạm Hoàng Hộ (1999) Cây cỏ Việt Nam NXB Trẻ Phạm Khánh Huy, Nguyễn Phạm Hồng Liên, Đỗ Cao Cường, Nguyễn Mai Hoa (2012) Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt mô hı̀nh hồ thủy sinh nuôi bèo lục bınh Tạp chí KTKT Mỏ - Địa chất, số ̀ 40/10-2012, tr 16-22 Wellburn AR (1994) The spectral determination of chlorophylls a and b, as well as total carotenoid, using various solvent with spectrophotometers of different resolution Journal of Plant Physiology 144: 307-313 4.2 Đề xuất Cần nghiên cứu với thời gian dài để đánh giá xác khả xử lý loài thực vật thủy sinh môi trường nước thải sinh hoạt Nghiên cứu khả xử lý nước thải Bèo Tai tượng, Lục bình Thủy trúc với loại nước thải đầu vào khác phương pháp giải phẫu kết hợp phương pháp khác để xác định chế loại bỏ chất thải rõ LỜI CẢM TẠ Nhóm tác giả trân trọng cảm ơn hỗ trợ kinh phí từ Quỹ nghiên cứu khoa học dành cho sinh viên Trường Đại học Cần Thơ để thực nghiên cứu (TSV2013-43) TÀI LIỆU THAM KHẢO APHA, AWWA, WPCF (1995) Standard methods for the examination of water and wastewater (19ed.) WashingtonDC, USA: American Public Health Association, American Water Works Association, and Water Pollution Control Federation Bùi Trường Thọ (2010) Đặc điểm sinh học, khả hấp thu dinh dưỡng Môn nước (Colosiaesculenta), Lục bình (Eichhorniacrassipes), Cỏ mồm (Hymenachneacutigluma) nước thải sinh hoạt Luận văn thạc sĩ Khoa học Môi trường Trường Đại học Cần Thơ 128