Nghiên cứu chỉ tiêu sinh lý hóa sinh và khả năng xử lý nước thải lò mổ của rau dừa nước

TẠP CHÍ KHOA HỌC, Đại học Huế, Số 48, 2008 NGHIÊN CỨU CHỈ TIÊU SINH LÝ - HÓA SINH VÀ KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI LÒ MỔ CỦA RAU DỪA NƯỚC (Jussiaea repens L.) Võ Thị Mai Hương, Trần Thanh Tùng Trường Đại học Khoa học, Đại học Huế TĨM TẮT Rau dừa nước có khả sinh trưởng tốt nước thải lò mổ Hầu hết tiêu sinh lý - hoá sinh rau cao trồng nước Nước thải lò mổ Xuân Phú - Huế có mức độ nhiễm cao Rau dừa nước có khả làm giảm nhiễm nước thải lò mổ Một số tiêu thể mức độ ô nhiễm giảm đáng kể Đặc biệt rau dừa nước có khả loại bỏ NO3-, NH4+, PO43-, COD, Coliform tổng số…rất cao Nước thải sau xử lý rau dừa nước có hầu hết tiêu đạt tiêu chu"n nước mặt Việt Nam 5949-1955 mức B Mở đầu Cùng với trình cơng nghiệp hố đại hố nước giới, tình trạng nhiễm mơi trường ngày trở nên trầm trọng Tìm kiếm giải pháp thích hợp nhằm kiểm sốt, hạn chế xử lý ô nhiễm môi trường vấn đề quan tâm Một biện pháp xử lý môi trường có hiệu biện pháp sinh học, có biện pháp sử dụng thực vật thuỷ sinh Đây biện pháp xử lý ô nhiễm nước thải thân thiện với môi trường, giá thành xử lý thấp Mặt khác tận dụng thực vật thuỷ sinh làm thức ăn chăn ni sản xuất phân bón Ở Thừa Thiên Huế, có nhiều nghiên cứu sử dụng đối tượng thực vật bèo cái, bèo Nhật Bản [10, 11] để xử lý nước thải chưa có nghiên cứu sinh trưởng thành phần sinh lý, hoá sinh khả xử lý nước thải rau dừa nước cách đầy đủ có hệ thống Vì vậy, kết nghiên cứu địa phương có ý nghĩa thiết thực Rau dừa nước (Jussiaea repens L.) gọi thuỷ long, du long thái [2, 7], người dân sử dụng làm thức ăn cho người, gia súc làm thuốc Ngồi ra, rau dừa nước dùng loại rau cách ăn sống, luộc, nấu canh Đây thực thuốc nam an tồn có tác dụng rõ rệt, nhanh chóng lại đơn giản loại rau ăn bốn mùa nhân dân nước ta [1, 2, 7, 15] Trong cố gắng tìm thêm đối tượng thực vật có khả xử lý nước thải, chúng tơi đặt vấn đề tìm hiểu khả sinh trưởng, đặc điểm sinh lý - hóa sinh khả xử lý nước thải dừa nước sống nước thải lò mổ Đây nguồn nước thải có mức độ nhiễm cao, có ảnh hưởng lớn đến môi trường người dân sinh sống quanh vùng Nghiên cứu góp phần làm sở khoa học cho việc ứng dụng 75 rau dừa nước xử lý nước thải, bảo vệ môi trường đồng thời sử dụng hợp lý sinh khối chúng Đối tượng phương pháp nghiên cứu 2.1 Đối tượng - Rau dừa nước (Jussiaea repens L.) thu Xuân Phú, TP Huế - Nguồn nước thải trại giết mổ gia súc tập trung nam Sông Hương, thuộc phường Xuân Phú, thành phố Huế 2.2 Phương pháp * Bố trí thí nghiệm Bố trí thùng xốp có kích thước 55 cm × 40 × 30cm Gồm lơ thí nghiệm: Lơ 1: Nước thải lò mổ tự làm (khơng có rau) Lơ 2: Nước thải lò mổ trồng rau dừa nước Lô 3: Nước tự nhiên trồng rau dừa nước (đối chứng) Mỗi thùng chứa 30 lít nước thả 200g rau tươi Thời gian nuôi 30 ngày, thí nghiệm lặp lại lần tiến hành ni đợt * Thu mẫu bảo quản Mẫu nước: - Nước thải lấy nhiều vị trí có độ sâu trung bình ao chứa nước thải trộn đựng bình nhựa Nước phải lấy đầy bình, nút chặt kín, phân tích bảo quản lạnh - Nước thùng thí nghiệm trộn trước lấy để phân tích Mẫu cây: Chọn tươi, khoẻ, không bị sâu bệnh đồng kích thước giai đoạn sinh trưởng * Phương pháp xác định số tiêu sinh lý - hóa sinh - Xác định trọng lượng tươi khô, hàm lượng protein, lipid, đường khử, cellulose, vitamin C theo [9, 13] - Xác định cường độ quang hợp sắc tố theo [5, 9] - Xác định sinh trưởng tương đối theo công thức: P= Trong đó: Wt −Wo Wo × 100 P: Sự sinh trưởng tương đối thực vật Wo: Trọng lượng tươi ban đầu Wt: Trọng lượng tươi sau thời gian (t) 76 * Phương pháp xác định số thông số hoá lý sinh học nước thải − Xác định pH nước máy pH metter hiệu Hanna − Xác định thông số môi trường chất rắn tổng số (TS), chất rắn lơ lửng (SS), BOD5, COD, NH4+, NO3−, PO43− theo [6, 12] − Xác định total Coliforms phương pháp lên men nhiều ống Xử lý số liệu: Xử lý số liệu phương pháp thống kê sinh học với phần mềm MS Excell 7.0 Kết nghiên cứu bàn luận 3.1 Một số tiêu sinh lý - hóa sinh rau dừa nước sinh trưởng nước thải lò mổ Xuân Phú, Huế Trồng rau dừa nước nước thải nước tự nhiên – gọi nước sạnh (đối chứng), sau 30 ngày thu mẫu phân tích số tiêu sinh lý hóa sinh rau, thu kết sau: 3.1.1 Trọng lượng tươi trọng lượng khô rau dừa nước Trong môi trường nước thải nước sinh trưởng khả tích lũy chất khơ rau dừa nước có khác biệt (Bảng 1) Sau 30 ngày nuôi, trọng lượng tươi (Pt) trọng lượng khô (Pk) rau dừa nước lơ thí nghiệm tăng lên rõ rệt Pt rau nước thải cao Pt rau nước 67,2% Trong nước thải, Pt sau 30 ngày đạt 430,00 g, tăng 230,00g (đạt 215%) so với ban đầu; đối chứng đạt 295,50g, tăng 82,50g (đạt 147,75%) so với ban đầu Pk rau dừa nước tăng đáng kể nuôi nước thải, sau 30 ngày nuôi Pk đạt 42,34 g (tăng 96,8% so với ban đầu), cao nước (ĐC) 57,3% Tốc độ sinh trưởng tương đối rau dừa nước nước thải 115%, mạnh nhiều so với đối chứng (47,75%) Bảng Trọng lượng tươi (Pt) trọng lượng khô (Pk) rau dừa nước trước sau nuôi trồng môi trường nước thải Chỉ tiêu Trọng lượng tươi Ban đầu Sau 30 ngày % so Môi P (g) % P (g) ban trường đầu Nước 200,00 430,00 100,0 215,0 ± 4,00 ± 5,00 thải Nước 200,00 295,50 100,0 147,8 ± 4,00 ± 4,16 (ĐC) 77 Trọng lượng khô Ban đầu Sau 30 ngày % so P (g) % P (g) ban đầu 42,34 20,50 100,00 196,8 ± 0,83 ± 0,83 20,50 ± 0,70 100,0 28,59 ± 0,49 139,5 Sinh trưởng tương đối (%) 115 47,75 Quan sát thực tế thấy rau dừa nước sống nước thải tốt, thân cứng to, xanh đậm, rễ phát triển Còn sống nước rau phát triển yếu, có màu nhạt, cành nhỏ, xuất nhiều vàng, rễ phát triển mạnh 3.1.2 Hàm lượng số sắc tố quang hợp rau dừa nước trồng nước thải lò mổ Kết phân tích hàm lượng sắc tố rau dừa nước (Bảng 2) cho thấy hàm lượng chlorophyll a (chl a) chlorophyll b (chl b) rau sống nước thải khơng có chênh lệch đáng kể so với tiêu rau nước sạch; hàm lượng carotenoid (car) rau nước (0,53mg/l) cao rau nước thải (0,45mg/l) Bảng Hàm lượng sắc tố rau dừa nước Chỉ tiêu Môi trường Nước thải Nước (ĐC) Chl a 0,49 ± 0, 06 0,45 ± 0,02 Hàm lượng sắc tố (mg/l) Chl b Carotenoid (Car) 1,30 ± 0,05 0,45 ± 0,04 1,27 ± 0,01 0,53 ± 0,07 Chl a+b/Car 3,98 3,25 Mặt khác rau dừa nước có hàm lượng chl b lớn hàm lượng chl a Tỷ lệ chl (a + b)/car 3,25-3,98, chứng tỏ nhu cầu ánh sáng rau dừa nước không lớn 3.1.3 Cường độ quang hợp rau dừa nước Cường độ quang hợp rau dừa nước nước thải nước trình bày Hình Cư ng ñ quang h p (mgCO2/g.h) Ở cường độ ánh sáng 17140lux, cường độ quang hợp rau trồng nước thải 7,82mgO2/g.h, cao nhiều so với trồng nước (3,31mgO2/g.h) Ở cường độ ánh sáng 41.750lux, tiêu bị giảm nhiều lơ đối chứng lơ thí nghiệm Trong nước thải quang hợp đạt 4,32mgO2/g.h, lơ đối chứng đạt 1,62mgO2/g.h 7,82 Nư c th i Nư c s ch (ðC) 4,32 3,31 1,65 Cư ng ñ ánh sáng (Lux) Hình Cường độ quang hợp rau dừa nước Như vậy, cường độ quang hợp rau sống môi trường nước thải cao so với lô đối chứng Đồng thời, quang hợp cường độ ánh sáng 17140 lux cao ánh sáng 41750 lux Giá trị cường độ quang hợp rau dừa nước cao, chứng tỏ khả tổng hợp chất hữu mơi trường mạnh Kết phân tích hàm lượng sắc tố quang hợp cho thấy nhu cầu ánh sáng rau dừa nước không cao 78 Với kết chứng tỏ rau dừa nước có khả sinh trưởng tốt nước thải lò mổ 3.1.4 Hàm lượng số thành phần hoá sinh rau dừa nước Kết phân tích hàm lượng protein, lipid, cellulose, đường khử, vitamin C rau sau 30 ngày trồng (Bảng 3) cho thấy tiêu lơ thí nghiệm cao lô đối chứng Bảng Hàm lượng protein, cellulose, lipid, đường khử vitamin C rau dừa nước Chỉ tiêu Hàm lượng protein (g %) Hàm lượng cellulose (%) Hàm lượng lipid (%) Hàm lượng đường khử (%) Hàm lượng vitamin C (mg %) Trong nước thải 2,97 ± 0,04 3,22 ± 0,05 0,73 ± 0,02 2,92 ± 0,20 54,37 ± 0,64 Trong nước 2,32 ± 0,06 3,26 ± 0,05 0,24 ± 0,02 2,07 ± 0,10 47,29 ± 0,45 Riêng hàm lượng cellulose khơng có sai khác q lớn lô nghiên cứu Hàm lượng vitamin C rau trồng nước thải đạt 54,37mg% lô đối chứng đạt 47,29 mg% Các kết phân tích cho thấy giá trị dinh dưỡng rau trồng mơi trường nước thải tăng Theo dược sỹ Phó Đức Thuần, rau dừa nước có 2,62g % protein, 52mg % vitamin C; thành phần rau dừa nước trồng nước thải cao 3.2 Một số tiêu hoá lý sinh học nước thải lò mổ Xuân Phú trước sau trồng rau dừa nước 3.2.1 Hiện trạng chất lượng nước lò mổ Nước thải lò mổ Xuân Phú trước thải môi trường qua hầm ủ kị khí hệ thống gồm bốn hồ Tại hầm ủ kị khí, chất thải có kích thước lớn giữ lại diễn trình lên men kị khí phân huỷ phân hữu cơ, nước thải hầm ủ di chuyển qua bốn hồ Trong nghiên cứu này, mẫu nước thu hồ sau qua hầm ủ kị khí Kết phân tích đánh giá trạng mơi trường lò mổ Xn Phú bảng cho thấy nước thải lò mổ bị nhiễm trầm trọng Các số TS, SS, NO3-, PO43-, DO, COD, BOD5, NH4+ vượt ngưỡng cho phép loại B TCVN 5942 – 1995 TCVN 6772 – 2000 Nước thải cần phải xử lý nhằm giảm thiểu ô nhiễm trước thải mơi trường 3.2.2 Một số tiêu hố lý sinh học nước thải lò mổ Xuân Phú sau xử lý rau dừa nước Kết phân tích số tiêu hố lý sinh học nước thải, nước trồng rau nước thải nước thải tự làm bảng cho thấy: * Khả loại bỏ TS SS 79 Tổng số chất rắn nước thải ban đầu (TS) 1103 mg/l, cuối thí nghiệm, số giảm xuống 426,20 mg/l, tương đương hiệu suất xử lý 61,36%, nước thải tự làm hiệu suất xử lý 18,21% Hiệu suất xử lý tổng số chất rắn lơ lửng (SS) dừa nước đạt 77,94%, lơ đối chứng có hiệu suất xử lý 28,44% Rõ ràng rau dừa nước có khả xử lý chất thải rắn tổng số chất thải rắn lơ lững với hiệu cao Hiệu xử lý TS SS rau dừa nước gấp lần so với đối chứng Hiệu xử lý COD (mg/l): Hàm lượng COD nước thải ban đầu 148mg/l Sau 30 ngày, số 28,72 (tương ứng hiệu xử lý: 81,27%), lơ nước thải tự làm sạch, hàm lượng COD không giảm mà tăng lên 331,8, gấp lần so với trước xử lý Nguyên nhân mơi trường nước thải lò mổ giàu chất dinh dưỡng, làm tăng sinh trưởng tảo, sinh khối tảo tăng cao (nước có màu xanh đậm) lượng COD tăng Ở lơ có trồng rau dừa nước khơng có tượng q trình sinh trưởng, rau dừa nước sử dụng chất dinh dưỡng có nước thải STT 10 11 12 13 Bảng Một số tiêu hoá lý sinh học nước thải lò mỗ Xuân Phú trước sau xử lý rau dừa nước % hiệu Các Trước Sau Nước thải tự xử lý Tiêu chu,n tiêu xử lý trồng làm (*) rau dừa Mùi Màu nhiệt độ pH SS(mg/l) TS(mg/l) BOD5(mg/l) COD(mg/l) PO43-(mg/l) NH4+(mg/l) NO3-(mg/l) DO Total Coliforms (MPN/100 ml) Hôi thối Xám đen 27,3 6,83 ± 0,04 151,10 ± 3,48 1103,00 ± 8,62 66,33 ± 2,96 148,00 ± 1,53 14,47 ± 0,18 15,71 ± 0,15 18,39 ± 0,03 0,513 ± 0,015 Không mùi Trong 7,46 33,33 ± 2,14 426,2 ± 10,17 20,96 ± 2,16 27,72 ± 1,01 1,54 ± 0,12 0,88 ± 0,04 0,13 ± 0,01 2,43 ± 0,09 Hôi Xanh rêu 8,12 108,12 ±1,96 902,14 ±14,01 196,44 ± 1,17 331,80 ± 2,63 8,52 ± 0,26 1,55 ± 0,34 0,20 ± 0,01 1,49 ± 0,01 11,80 x 109 12,1x103 ± 2301,27 x 109± 340 77,94 61,36 61,27 89,12 89,36 96,82 99,29 78,26 Không mùi Trong 5,50 – 9,00 80,00 500,00 ** < 25,00