NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT CỦA CÂY CHUỐI HOA TRÊN MÔ HÌNH ĐẤT NGẬP NƯỚC NHÂN TẠO

Các vùng đất ngập nước tự nhiên cũng có thể được sử dụng để làm sạch nước thải, nhưng chúng có một số hạn chế trong quá trình vận hành do khó kiểm soát được chế độ thủy lực và có khả năn



KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT CỦA CÂY CHUỐI HOA TRÊN MÔ HÌNH ĐẤT NGẬP NƯỚC

ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN

Gíao viên hướng dẫn:

TS Lê Quốc Tuấn

Tp.HCM , Tháng 07/2011

 Cuối cùng xin gửi lời cảm ơn đến các bạn, các anh chị làm việc tại phòng thí nghiệm Khoa Môi trường và Tài nguyên, Trường ĐH Nông Lâm TP.HCM đã chia sẽ kinh nghiệm và khó khăn trong lúc tôi thực hiện đề tài

Do còn hạn chế về thời gian, kiến thức và kinh nghiệm thực tế nên đề tài không thể tránh khỏi còn sai sót Rất mong nhận được sự góp ý quý giá của thầy cô và các bạn để

đề tài có thể hoàn chỉnh hơn

Xin chân thành cảm ơn!

TÓM TẮT

Đề tài “Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải sinh hoạt của cây chuối hoa trên mô

hình đất ngập nước” hướng tới một công nghệ xử lý nước thải kinh tế hơn, hiệu quả

hơn và tạo cảnh quan đẹp hơn so với các công nghệ xử lý trước đây

Đề tài được thực hiện tại Khoa Môi trường và Tài nguyên, trường ĐH Nông Lâm TP.Hồ Chí Minh, từ 15/02/2011 - 15/06/2011 dựa trên mô hình đất ngập nước nhân tạo có dòng chảy đứng Mô hình gồm 3 nghiệm thức trồng cây chuối hoa và một bể đối chứng không trồng cây Cả 4 bể đều được bố trí vật liệu đệm gồm: đá, sỏi, cát và đất Và tiến hành tới nước thải sinh hoạt tai Ký túc xá Trường ĐH Nông Lâm TP Hồ Chí Minh làm nghiên cứu

Kết quả thu được cho thấy hiệu quả xử lý đạt rất cao, hiệu quả xử lý COD đạt từ 93 – 97%; N từ 94 – 96%; P từ 86 – 90% và các chỉ tiêu khác đều đạt loại A

QCVN14:2008/BTNMT

MỤC LỤC

LỜI CẢM ƠN - ii

TÓM TẮT - iii

MỤC LỤC - iv

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT - vii

DANH MỤC HÌNH ẢNH - viii

DANH MỤC BẢNG - ix

DANH MỤC BIỂU ĐỒ - x

Chương 1 MỞ ĐẦU - 1

1.1 - Đ ẶT VẤN ĐỀ - 1

1.2 - T ÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI - 2

1.3 - M ỤC TIÊU NGHIÊN CỨU - 2

1.4 - N ỘI DUNG NGHIÊN CỨU - 2

1.4.1 - T ìm hiểu thông tin và thu thập số liệu - 2

1.4.2 - T ham quan, khảo sát thực tế - 3

1.4.3 - T hiết lập và nghiên cứu mô hình - 3

1.4.4 - P hân tích mẫu - 4

1.4.5 - X ử lý, đánh giá số liệu và chuyên tải thông tin - 4

1.4.6 - Đ ề xuất công nghệ - 4

1.5 - G

IỚI HẠN ĐỀ TÀI - 4

1.6 - Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN - 4

Chương 2 TỔNG QUAN - 5

2.1 ĐẤT NGẬP NƯỚC - 5

2.1.1 KHÁI NIỆM ĐẤT NGẬP NƯỚC - BÃI LỌC CÂY TRỒNG - 5

2.1.2 CƠ CHẾ XỬ LÝ - 7

2.1.2.1 Cơ chế lý học - 9

2.1.2.2 Cơ chế hóa học - 9

2.1.2.3 Cơ chế sinh học - 10

2.1.3 PHÂN LOẠI - 10

2.1.3.1 Bãi lọc cây trồng ngập nước (FWS) - 11

2.1.3.2 Bãi lọc trồng cây ngầm (SSF) - 11

2.1.4 THỦY HỌC VÀ THỦY LỰC TRONG ĐẤT NGẬP NƯỚC – BÃI LỌC CÂY TRỒNG - 13

2.1.5 KHẢ NĂNG XỬ LÝ - 14

2.1.6 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRÊN THẾ GIỚI - 15

2.1.6.1 Thế giới - 15

2.1.6.2 Việt Nam - 17

2.2 CÂY CHUỐI HOA VÀ KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI CỦA THỰC VẬT - 18

2.2.1 CƠ SỞ LỰA CHỌN THỰC VẬT - 18

2.2.2 GIỚI THIỆU VỀ CÂY CHUỐI HOA - 19

2.2.3 NƯỚC THẢI SINH HOẠT VÀ CƠ CHẾ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CỦA THỰC VẬT - 20

2.2.3.1 Nước thải sinh hoạt - 20

2.2.3.2 Cơ chế xử lý nước thải của thực vật - 22

Chương 3 MÔ HÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - 25

3.1 MỤC ĐÍCH - 25

3.2 NGUYÊN TẮC TIẾN HÀNH - 25

3.3 ĐIỀU KIỆN VẬN HÀNH - 25

3.3.1 Nguồn nước thải - 25

3.3.2 Cây và vật liệu - 27

3.3.3 Khía hậu và thời tiết - 28

3.4 NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU - 28

3.4.1 Chi tiết mô hình - 28

3.4.2 Hoàn chỉnh thiết kế và chạy mô hình - 30

3.4.3 Phương pháp lấy mẫu - 31

3.4.3 Phương pháp phân tích - 32

Chương 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN - 33

4.1 NƯỚC THẢI ĐẦU VÀO - 33

4.2 NƯỚC THẢI ĐẦU RA - 34

4.2.1 Kết quả COD - 34

4.2.2 Kết quả BOD - 35

4.2.3 Kết quả SS - 35

4.2.4 Kết quả Nitơ ammoniac - 36

4.2.5 Kết quả Nitơ nitrat - 37

4.2.6 Kết quả Photpho - 37

4.2.7 Kết quả pH - 38

4.2.8 Kết quả Coliform - 39

4.2.9 Kết quả sinh khối - 39

4.2.10 Kết quả kết quả xử lý trước và sau - 41

4.3 ĐỀ XUẤT TẢI TRỌNG - 42

Chương 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ - 43

5.1 KẾT LUẬN - 43

5.2 KIẾN NGHỊ - 43

TÀI LIỆU THAM KHẢO - 45

PHỤ LỤC - 46

DANH MỤC CHỮ VIẾT TẮT

BOD (Biochemical Oxygen Demand) : Nhu cầu oxy sinh hóa

BTNMT : Bộ Tài Nguyên Môi Trường

COD (Chemical Oxygen Demand) : Nhu cầu oxy hóa học

SSF : Bãi lọc trồng cây dòng chảy ngầm

FWS (Free Water Surface) : Bãi lọc trồng cây ngập nước

PTN : Phòng thí nghiệm

QCVN : Quy Chuẩn Việt Nam

SS (Suspension Solid) : Chất rắn lơ lững

TCVN : Tiêu Chuẩn Việt Nam

TSS (Total Suspension Solid) : Tổng chất rắn lơ lững

UV (Ultraviolet radiation) : Tia tử ngoại

VSV : Vi Sinh Vật

DANH MỤC HÌNH

Hình 2.1: Hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ thấm lọc tại thị trấn Me - 6

Hình 2.2: Một bãi lọc cây trồng ở Đức - 6

Hình 2.3: Bãi lọc ngầm trồng cây có dòng chảy ngang - 12

Hình 2.4: Bãi lọc ngầm trồng cây có dòng chảy đứng - 12

Hình 2.5: Cây chuối hoa - 19

Hình 2.6: Gốc, lá, hoa và hạt cây chuối hoa - 19

Hình 2.7: Cây chuối hoa non và trưởng thành - 20

Hình 2.8: Quá trình chuyển hóa các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật và thực vật - 23

Hình 2.9: Sự hấp thụ chất dinh dưỡng của cây trồng - 23

Hình 3.1: Cư xá E và nơi sinh hoạt vệ sinh tập thể của sinh viên - 26

Hình 3.2: Địa điểm lấy mẫu nước thải - 26

Hình 3.3: Cây chuối mới bứng về và trồng vào bể để thích nghi - 27

Hình 3.4: Mặt cắt các lớp vật liệu lọc - 29

Hình 3.5: Cách bố trí cây trồng (Ảnh ngày 24/02/2011) - 29

Hình 3.6: Sơ đồ biểu diễn thiết kế mô hình - 30

Hình 3.7: Mô hình thực tế (Ảnh ngày 24/02/2011) - 30

Hình 4.1: Hình ảnh cây chuối ở giai đoạn 1 tuần, 3 tuần và 5 tuần - 40

Hình 4.2: Hình ảnh cây chuối hoa ở giai đoạn 5 tuần và khi kết thúc thí nghiệm - 40

Hình 4.3: Mẫu nước trước và sau xử lý (Ảnh ngày 23/06/2011) - 41

DANH MỤC BẢNG

Bảng 2.1: Các cơ chế xử lý ô nhiễm trong bãi lọc ngập nước - 8 Bảng 3.1: Thành phần trung bình của nước thải sinh hoạt - 21 Bảng 5.1: Bảng kết quả phân tích ô nhiễm đầu vào - 33

DANH MỤC BIỂU ĐỒ

Biêu đồ 4.7: Kết quả phân tích COD ở 4 tải trọng khác nhau - 34

Biểu đồ 4.8: Kết quả phân tích BOD ở 4 tải trọng khác nhau - 35

Biểu đồ 4.9: Kết quả phân tích SS ở 4 tải trọng - 36

Biểu đồ 4.10: Kết quả Nitơ (amoni) ở các tải trọng - 36

Biểu đồ 4.11: Kết quả Nitơ (nitrat) ở 4 tải trọng - 37

Biểu đồ 4.11: Kết quả P ở các tải trọng - 38

Biểu đồ 4.12: Kết quả pH ở các tải trọng - 38

Biểu đồ 4.13: Kết quả Colifỏm ở các tải trọng - 39

Biểu đồ 4.14: Kết quả sinh khối - 40

Biểu đồ 4.13: Kết quả xử lý trước và sau - 41

Theo Hội Bảo vệ thiên nhiên và môi trường Việt Nam (VACNE), nước thải sinh hoạt chiếm khoảng 80% tổng số nước thải ở các thành phố, là một nguyên nhân chính gây nên tình trạng ô nhiễm nước và vấn đề này có xu hướng càng ngày càng xấu đi Ước tính, hiện chỉ có khoảng 6% lượng nước thải đô thị được xử lý

Một báo cáo toàn cầu mới được Tổ chức Y tế thế giới (WHO) công bố hồi đầu năm 2010 cho thấy, mỗi năm Việt Nam có hơn 20.000 người tử vong do điều kiện nước sạch và vệ sinh nghèo nàn và thấp kém Còn theo thống kê của Bộ Y tế, hơn 80% các bệnh truyền nhiễm ở nước ta liên quan đến nguồn nước Người dân ở cả nông thôn

và thành thị đang phải đối mặt với nguy cơ mắc bệnh do môi trường nước đang ngày một ô nhiễm trầm trọng

Nước ta trong vòng ít nhất là 10-15 năm nữa sẽ còn phải hứng chịu các tác động nặng nề do nước thải sinh hoạt không được xử lý Đây là lý do vì sao ô nhiễm nước thải sinh hoạt đang là vấn đề nghiêm trọng nhất mà Việt Nam đang đối mặt

Bên cánh đó, các chuyên gia về nước trên thế giới cảnh báo, hiện cứ 3 người trên trái đất có một người sống trong tình trạng thiếu nước Chính vì vậy, cần có sự thay đổi mạnh mẽ về cách thức quản lý nguồn nước đang ngày càng khan hiếm khi mà dân

số thế giới dự kiến sẽ tăng thêm 2 - 3 tỷ người vào năm 2050 và tìm ra cách thức xử lý nước thải sinh hoạt đạt hiệu quả đang là một câu hỏi lớn cho thế giới nói chung và nước ta nói riêng

1.2 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Hiện trạng, đã có rất nhiều nghiên cứu và biện pháp được đề xuất nhằm xử lý nước thải sinh hoạt ở nước ta như: sử dụng bùn hoạt tính, áp dụng các biện pháp sinh học (aerotank, USB ), hóa lý (keo tụ, tạo bông ) hay kết hợp sinh học và hóa lý… Tuy nhiện thực tế cho thấy hiệu quả xử lý không cao, vận hành phức tạp lại khá tốn kếm về mặt kinh tế Vậy vấn đề đang đặt ra, phải nghiên cứu một công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt sao cho hiệu quả, đảm bảo kinh tế và có thể áp dụng ở mọi lúc mọi nơi

Áp dụng thực vật trong xử lý nước thải là giải pháp thân thiện với môi trường, đễ thực hiện và đang được rất quan tâm trong ngành xử lý nước thải Tuy nhiên, ở nước ta biện pháp này chưa được nghiên cứu và ứng dụng rộng rãi mặc dù với điều kiện nhiệt đới ẩm gió mùa, với hệ thực vật phong phú ở nước ta rất thích hợp để áp dụng mô hình này Do đó, mục tiêu đặt ra là thực vật xử lý phải dễ tìm, dễ trồng, thích nghi cao và phù hợp kinh tế để có thể mở rộng mô hình và áp dụng thực tế Cây chuối hoa là một trong những loại cây có khả năng đáp ứng được những yêu cầu trên Mô hình nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng cây chuối hoa được hình thành

1.3 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Xử lý nước thải sinh hoạt đạt tiêu chuẩn xả thải ra môi trường

Nghiên cứu khả năng chịu tải trọng hữu cơ của cây chuối hoa, từ đó đưa ra tải trọng tối ưu mà cây chuối hoa có thể xử lý

1.4 NỘI DUNG NGHIÊN CỨU

1.4.1 Tìm hiểu thông tin và thu thập số liệu

- Tìm hiểu các thông tin về các nghiên cứu sử dụng thực vật trong nước và thế giới, cũng như ứng dụng của chúng trong thực tế

- Thu thập số liệu về tính chất thành phần nước thải sinh hoạt và các biện pháp

1.4.2 Tham qua, khảo sát thực tế

Khảo sát vị trí lấy mẫu nước thải, quan sát, cảm quan ban đầu về màu sắc, mùi hôi,

độ đục và lưu lượng nước thải

Khảo sát các hoạt động của khu vực lấy mẫu nhằm xác định nguồn gốc, tính chất của nước thải đầu ra

1.4.3 Thiết lập và nghiên cứu mô hình

• Chọn vị trí lấy mẫu nước thải

• Thu mẫu và kiểm tra các chỉ tiêu như pH, COD, BOD, N, P, độ đục, độ màu,

SS nhằm xác định tải trọng tối ưu

• Theo dõi sự thích ứng và tăng trưởng của cây trồng trong hệ thống sau khi chạy

mô hình thực nghiệm Đánh giá và so sánh hiệu quả xử lý các chất ô nhiễm của cây chuối hoa với các phương pháp còn lại

• Xác định sinh khối và cường độ quang hợp của cây sau khi hoàn thành nghiên cứu

1.4.5 Xử lý, đánh giá số liệu và chuyển tải thông tin

Biểu diễn sự thay đổi nồng độ của các chất ô nhiễm theo thời gian lưu nước thông qua biểu đồ và bảng phân tích hiệu suất xử lý của từng mô hình

So sánh và đánh giá chất lượng nước thải sau xử lý với các tiêu chuẩn – quy chuẩn của Việt Nam

- Thời gian nghiên cứu: 3 tháng, từ 15/03/2010 – 15/06/2010

- Đối tượng nghiên cứu: cây chuối hoa và nước thải ký túc xá trường ĐH Nông Lâm

- Bỏ qua yếu tố tốc độ sinh trưởng cũng như khả năng xử lý của cây non và cây trưởng thành

1.6 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN

Thông qua việc nghiên cứu sẽ tìm ra được khả năng xử lý nước thải sinh hoạt của cây chuối hoa, từ đó biết được tải trọng để có thể áp dụng vào thực tế xử lý nước thải kết hợp tham quan, học tập, nghiên cứu và nâng cao cảnh quan ở trường ĐH Nông Lâm TP.HCM Đồng thời góp phần vào công cuộc nghiên cứu xử lý nước thải đạt hiệu quả cao nhưng vẫn thân thiện với môi trường và đảm bảo kinh tế

Chương 2 TỔNG QUAN

2 1 ĐẤT NGẬP NƯỚC

2.1.1 KHÁI NIỆM ĐẤT NGẬP NƯỚC – BÃI LỌC CÂY TRỒNG

Hiện nay, môi trường đang rất được quan tâm không những trong nước ta mà trên toàn thế giới, nhằm mang lại một môi trường sống tiện nghi và bền vững Đã có rất nhiều biện pháp được đưa ra để xử lý nước thải, song xử lý nước thải bằng bãi lọc trồng các loại thực vật đã và đang được áp dụng rộng rãi ở nhiều nước trên thế giới với

ưu điểm là rẽ tiền dễ vận hành, đồng thời mức độ xử lý ô nhiễm cao

Bãi lọc cây trồng hay đất ngập nước là những vùng đất có mực nước nông hoặc xấp xỉ bề mặt đất trong thời gian dài Đủ đề duy trì tình trạng bảo hòa của đất và sự phát triển của các vi sinh vật và thực vật sống trong môi trường đó

Bãi lọc cây trồng có khả năng phân hủy chuyển hóa các chất hữu cơ và các chất khác Với khả năng đó, bãi lọc ngập nước nhân tạo được sử dụng để làm sạch nước (xử lý nước thải đô thị, nông nghiệp, công nghiệp và nước mưa) Ngoài mục đích dùng

để xử lý nước, bãi lọc ngập nước còn có những lợi ích khác như tạo cảnh quan và môi trường sống cho con người và các loài thú

Các vùng đất ngập nước tự nhiên cũng có thể được sử dụng để làm sạch nước thải, nhưng chúng có một số hạn chế trong quá trình vận hành do khó kiểm soát được chế

độ thủy lực và có khả năng gây ảnh hưởng xấu bởi thành phần nước thải tới môi

trường sống của động vật hoang dã và hệ sinh thái trong đó

Hình 2.1: Hệ thống xử lý nước thải sinh hoạt bằng công nghệ thấm lọc tại thị trấn

Me (Gia Viễn - Ninh Bình) (Nguồn: P.Đình TCMT 01/2011- http://vea.gov.vn/VN - )

Hình 2.2: Một bãi lọc cây trồng ở Đức (Nguồn:Văn phòng kỹ thuật Blumberg http://www.blumberg-engineers.com/vi-

ecotechnologies-vietnamese.html )

Đất ngập nước nhân tạo hay bãi lọc trồng cây chính là công nghệ xử lý sinh thái mới, được xây dựng nhằm khắc phục những nhược điểm của bãi đất ngập nước tự nhiên mà vẫn có được những ưu điểm của đất ngập nước tự nhiên

Các nghiên cứu cho thấy, bãi lọc nhân tạo trồng cây hoạt động tốt hơn so với đất ngập nước tự nhiên cùng diện tích, nhờ đáy của bãi lọc nhân tạo có độ dốc hợp lý và chế độ thủy lực được kiểm soát Độ tin cậy trong hoạt động của bãi lọc nhân tạo cũng được nâng cao do thực vật và những thành phần khác trong bãi lọc nhân tạo có thể quản lý được như mong muốn

2.1.2 CƠ CHẾ XỬ LÝ

Qua các thí nghiệm và ứng dụng thực tế cho thấy Bãi lọc trồng cây có thể loại bỏ các chất hữu cơ có khả năng phân huỷ sinh học, chất rắn, Nitơ, Phốtpho, kim loại nặng, các hợp chất hữu cơ, kể cả vi khuẩn và vi rút Các chất ô nhiễm trên được loại

bỏ nhờ nhiều cơ chế đồng thời trong bãi lọc như lắng, kết tủa, hấp phụ hóa học, trao đổi chất của vi sinh vật và sự hấp thụ của thực vật

Bãi lọc trồng cây hoạt động dựa trên khả năng giữ các cặn nước ở trên mặt đất, nước thấm qua đất như đi qua lọc Khi lọc nước thải qua đất các chất lơ lững và keo sẽ

bị giữ lại ở lớp trên cùng Những chất đó tạo nền gồm vô số vi sinh vật có khả năng hấp phụ và oxy hóa các chất hữu cơ có trong nước thải Nhờ có oxy trong các lỗ hỏng

và mao quản của lớp đất mặt (dày từ 0,2 đến 0,5m), các VSV hiếu khí hoạt động phân hủy các chất hữu cơ nhiễm bẩn Trong trường hợp còn dư oxy, các vi khuẩn nitrit và nitrát hóa sẽ chuyển hóa nitơ amôn thành nitơ nitrit và nitơ nitrat Càng sâu xuống, lượng oxy càng ít và quá trình oxy hóa các chất hữu cơ càng giảm xuống dần Cuối cùng đến độ sâu ở đó chỉ xảy ra quá trình khử nitrat trong điều kiện yếm khí để cung cấp oxy cho việc phân hủy các chất hữu cơ còn lại Khi nước thải lọc qua đất, một lượng lớn photpho được hấp thụ

Quá trình khử phôtpho trong bãi lọc ngập nước xảy ra chủ yếu bởi các phản ứng hấp thụ và kết tủa cùng các nguyên tố khoáng chất như: nhôm(Al), sắt (Fe), canxi (Ca), và mùn sét trong đất trầm tích Các trạng thái đất ẩm và khô trong các giai đoạn

luân phiên làm tăng khả năng cố định phôtpho trong lớp trầm tích, sự hấp thụ phôtpho bởi thực vật đóng vai trò quan trọng trong hệ thống có tải lượng bề mặt thấp

Các vi rút, mầm bệnh được khử trong bãi lọc ngập nước bằng quá trình lắng, lọc

và tiêu hủy tự nhiên trong môi trường không thuận lợi Ngoài ra các vi khuẩn cũng bị ảnh hưởng bởi các chất kháng sinh tiết ra từ hệ thống rễ thực vật Bức xạ tử ngoại cũng đóng vai trò lớn trong quá trình khử trùng đối với hệ thống có lớp nước bề mặt

Bảng 2.1: Các cơ chế xử lý ô nhiễm trong bãi lọc ngập nước

Thành phần Cơ chế xử lý

Chất lơ lửng  Lắng – lọc và phân hủy

BOD

 Phân hủy các vi khuẩn (hiếu khí và kỵ khí)

 Lắng (tích đọng các thành phần hữu cơ, bùn trên bề mặt trầm tích

 Chiết suất kháng sinh từ rễ thực vật

Hiệu quả khử nitơ và photpho trong đất cao đồng thời phần lớn các loại vi khuẩn gây bệnh cũng được giữ lại và tiêu diệt trong đất Ngoài ra một số kim loại nặng cũng được giữ lại trong đất

2.1.2.1 Các cơ chế lý học:

Khi nước thải ngấm qua các lổ rỗng của đất, các chất rắn lơ lửng sẽ bị giữ lại do quá trình lọc Độ dày của tầng đất diễn ra quá trình lọc biến thiên theo kích thước của các chất rắn lơ lửng, cấu trúc đất và vận tốc của nước thải

Lưu lượng nước thải càng cao, các hạt đất càng lớn thì bề dày của tầng đất diễn ra quá trình lọc càng lớn Đối với dòng chảy có lưu lượng nước thải thì các chất rắn lơ lửng có kích thước lớn sẽ bị giữ lại ngay trên bề mặt đất, các chất rắn lơ lửng có kích thước nhỏ và vi khuẩn bị giữ lại ở vài centimet đất mặt

Các chất hòa tan trong nước thải có thể bị pha loãng do nước mưa, các quá trình chuyển hóa hóa học và sinh học có thể loại bỏ được các chất này Tuy nhiên ở những vùng khô hạn có tốc độ bốc hơi nước cao, các chất này có thể bị tích tụ lại (ví dụ các muối khoáng) Nếu hàm lượng chất lơ lửng quá cao nó sẽ lắp đầy các lỗ rỗng của đất làm giảm khả năng thấm lọc của đất, cũng như làm nghẹt các hệ thống Trong trường hợp này ta nên cho bãi lọc trồng cây "nghỉ" một thời gian để các quá trình tự nhiên phân hủy các chất rắn lơ lửng tích tụ này, phục hồi lại khả năng thấm lọc của đất

2.1.2.2 Các cơ chế hóa học:

Hấp phụ và kết tủa là hai cơ chế xử lý hóa học quan trọng nhất trong quá trình Quá trình trao đổi cation chịu ảnh hưởng bởi khả năng trao đổi cation của đất (CEC), thường khả năng trao đổi cation của đất biến thiên từ 2-60meq/100g Hầu hết các loại đất có CEC nằm trong khoảng 10-30

Quá trình trao đổi cation quan trọng trong việc khử nitogen của amonium Phospho được khử bằng cách tạo thành các dạng không hoặc ít hòa tan Ở các vùng khô hạn khó tránh khỏi việc tích tụ của các ion Natri làm phá hủy cấu trúc đất và giảm khả năng thấm lọc của đất

Để đánh giá mức độ nguy hại của quá trình này người ta thường dùng tỉ lệ hấp phụ natri (SAR):

2.1.2.3 Cơ chế sinh học:

Các quá trình sinh trưởng thường diễn ra ở phần rễ của thảm thực vật Số lượng vi khuẩn trong đất biến thiên từ 1-3 tỉ/g đất, sự đa dạng của chúng giúp cho quá trình phân hủy các chất hữu cơ tự nhiên hoặc nhân tạo Hàm lượng oxy có trong khu vực này tùy thuộc vào cấu trúc của đất Do sự phân hủy của các sinh vật đất, các chất Nitrogen, P, S chuyển động từ dạng hữu cơ sang dạng vô cơ và phần lớn được đồng hóa bởi hệ thực vật

Quá trình Nitrat có thể diễn ra nếu lưu lượng nạp chất hữu cơ quá cao, đất quá mịn, thường xuyên ngập nước, mực thủy cấp cao, pH đất trung tính hoặc kiềm nhẹ, nhiệt độ ấm…

Các mầm bệnh, kí sinh trùng bị tiêu diệt do tồn tại bên ngoài kí chủ một thời gian dài, cạnh tranh với các sinh vật đất, bám trên các bộ phận của thảm thực vật sau đó bị tiêu diệt bởi tia UV trong bức xạ mặt trời

2.1.3 PHÂN LOẠI

Các hệ thống bãi lọc khác nhau bởi dạng dòng chảy, môi trường và các loại thực vật trồng trong bãi lọc Có thể phân loại bãi lọc trồng cây thành hai loại: bãi lọc trồng cây ngập nước và bãi lọc ngầm trồng cây

Đặc điểm chung của bãi lọc trồng cây ngập nước và bãi lọc ngầm trồng cây

là:

- Nhu cầu năng lượng thấp, chủ yếu hấp thụ năng lượng của mặt trời

- Diện tích cần dùng để xử lý nước thải lớn để đảm bảo cho sự tiếp xúc giữa thực vật và ánh sáng mặt trời, tạo điều kiện cho quá trình quang hợp xảy ra thì quá trình chuyển hóa xử lý nước thải diễn ra càng tốt

- Dễ xây dựng, vận hành và bão dưỡng

- Có thể sử dụng các nguyên vật liệu sẵn có ở địa phương

- Chi phí vận hành và bão dưỡng thấp

- Chịu được thay đổi tải trọng

- Có giá trị thẩm mĩ và sinh học

- Có thể áp dụng để xử lý nước thải sinh hoạt, nước thải công nghiệp, nước mưa

2.1.3.1 Bãi lọc cây trồng ngập nước (FWS)

Đối với bãi lọc trồng cây ngập nước, dưới đáy của bãi lọc là một lớp đất sét tự nhiên hay nhân tạo, hoặc người ta rải một lớp vải nhựa chống thấm Trên lớp chống thấm là đất hoặc vật liệu lọc phù hợp cho sự phát triển của thực vật có thân nhô lên mặt nước Dòng nước thải chảy ngang trên bề mặt lớp vật liệu lọc Hình dạng của bãi lọc này thường là kênh dài và hẹp, chiều sâu lớp nước nhỏ, vận tốc dòng chảy chậm và thân cây trồng nhô lên khỏi bãi lọc là những điều kiện cần thiết để tạo nên chế độ thủy lực kiểu dòng chảy đẩy

2.1.3.2 Bãi lọc ngầm trồng cây (SSF)

Cấu tạo của bãi lọc ngầm trồng cây cơ bản cũng gồm các thành phần tương tự như bãi lọc trồng cây ngập nước, nhưng nước thải chảy ngầm trong lớp lọc của bãi lọc Lớp lọc, nơi thực vật phát triển trên đó thường có đất, cát, sỏi và đá, được xếp thứ tự

từ trên xuống dưới, giữ độ xốp của lớp lọc Dòng chảy có thể có dạng chảy từ dưới lên, từ trên xuống hay chảy theo phương nằm ngang Kiểu dòng chảy phổ biến nhất ở bãi lọc ngầm là dòng chảy ngang Hầu hết các hệ thống này được thiết kế với độ dốc 1% hoặc hơn Khi chảy qua lớp vật liệu lọc, nước thải được lọc sạch nhờ tiếp xúc với

bề mặt của các hạt vật liệu lọc và vùng rễ của thực vật trồng trong bãi lọc Vùng ngập nước thường thiếu oxy, nhưng thực vật của bãi lọc có thể vận chuyển một lượng oxy đáng kể tới hệ thống rễ, tạo nên tiểu vùng hiếu khí cạnh rễ và vùng rễ Cũng có một vùng hiếu khí trong lớp lọc sát bề mặt tiếp giáp giữa đất và không khí

Dựa vào dòng chảy bãi lọc ngầm trồng cây được chia làm 2 loại: bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy ngang và và bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy đứng Cả 2 đều loại bỏ được BOD và TSS Tuy nhiên, bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy ngang có hàm lượng oxy hòa tan thấp nên không nitrat hóa được nitơ sau xử lý bậc 2 Còn đối với bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy đứng có đặc điểm là hiếu khí thích hợp cho nitrat hóa Việc loại bỏ photpho phù thuộc vào thành phần hóa học và kích thước hạt dùng làm vật liệu trong bãi lọc

Hình 2.3: Bãi lọc ngầm trồng cây có dòng chảy ngang

(Nguồn:Bodenfilter http://www.bodenfilter.de/englbofilter.htm)

Hình 2.4: Bãi lọc ngầm trồng cây có dòng chảy đứng

(Nguồn: Bodenfilter http://www.bodenfilter.de/englbofilter.htm )

2.1.4 THỦY HỌC VÀ THỦY LỰC TRONG ĐẤT NGẬP NƯỚC – BÃI LỌC CÂY TRỒNG

Các điều kiện thủy lọc trong bãi lọc ngập nước có ảnh hưởng tới chất lượng đất, sự phát triển của các dạng động vật và thực vật Đặc tính của dòng chảy và khả năng giữ nước trong bãi lọc ngập nước xác định thời gian lưu nước và các chất dinh dưỡng trong hệ thống, khả năng tiếp xúc tương tác lẫn nhau giữa các thành phần trong hệ sinh thái Hình thức cấu tạo, tốc độ dòng chảy, chất lượng đất và dạng cây trồng xác định các điều kiện thủy lực trong hệ thống Nước có thể xâm nhập vào bãi lọc ngập nước dưới dạng dòng chảy vào, nước mưa, tuyết, nước tràn bề mặt và có thể là nước ngầm Mặt khác, nước ra khỏi hệ thống có thể thông qua dòng chảy ra, bốc hơi và thấm xuống đất Cân bằng nước sẽ xác định thủy lực của hệ thống

Khả năng giữ nước biểu thị các đặc tính thủy lực cơ bản của bãi lọc ngập nước Đối với bãi lọc ngập nước nhân tạo, dòng chảy chính được coi là dòng vào Dòng chảy thấm thường bị hạn chế bởi các quy định về xả nước thải do cơ quan qản lý địa phương ban hành Các thành phần dòng chảy khác phụ thuộc vào các yếu tố khí hậu Khả năng giữ nước của bãi lọc ngập nước được mô tả dưới dạng phương trình sau:

Qv – Qr + Qtr – Qth + Qtan + (M – BH – T)A = dV/ dt Trong đó:

Qv – lưu lượng dòng vào (m3/ngày);

Qr –lưu lượng dòng ra (m3/ngày);

Qtr – lưu lượng nước tản bề mặt (m3/d);

Qth – lưu lượng nước thấm bờ (m3/d);

Qtan – lưu lượng nước tan từ băng, tuyết (m3/d);

M – lưu lượng nước mưa (m3/d);

BH – lưu lượng bốc hơi (m3/ngày );

T – lưu lượng nước thấm (m3/ngày );

2.1.5 KHẢ NĂNG XỬ LÝ

Tất cả các dạng bãi lọc ngập nước đều có khả năng khử chất lơ lửng với hiệu quả cao Nồng độ chất lơ lửng trong nước sau xử lý trung bình nhỏ hơn 20mg/l và thường dưới 10mg/l Đối với hệ thống dòng chảy bề mặt có diện tích mặt nước tiếp xúc với không khí lớn, hiệu quả xử lý chất lơ lửng thường thấp hơn do khả năng phát triển của các loại rong, tảo Các bãi lọc loại này cần được thiết kế có độ sâu mực nước thấp, cấy trồng các loại thực vật nổi với mật độ lớn tại khu vực thu nước để loại bỏ tảo trước khi

xả nước ra nguồn tiếp nhận Thực vật nổi trồng trên bề mặt nước sẽ hạn chế khả năng phát triển tảo do ngăn cản quá trình quang hợp của các loại thưc vật sống trong nước Bãi lọc ngập nước có khả năng xử lý BOD cao, nồng độ BOD trong nước sau xử

lý thường nhỏ hơn 20mg/l Trong tất cả các dạng bãi lọc đều có chu trình tuần hoàn Cacbon riêng sản sinh lượng BOD thấp (1/3mg/l), vì vậy BOD trong nước sau xử lý thường trong mức giới hạn thấp

Khả năng khử nitơ và phôtpho của bãi lọc ngập nước nhân tạo có thể không ổn định và phụ thuộc vào các đặc tính thiết kế và tải lượng chất bẩn Sự gia tăng lượng sinh khối dư và các khoáng chất là cơ sở bền vững cho quá trình khử phôpho trong bãi lọc ngập nước Để đạt được hiệu quả xử lý phôpho thường phải mất thời gian lâu Bãi lọc dùng trong mục đích xử lý phôtpho thường lớn và tiếp nhận nước thải loãng hoặc nước thải đã được xử lý sơ bộ Bãi lọc ngập nước có khả năng xử lý Nitơ dễ hơn so

với phopho Các hợp chất Nitơ được các vi khuẩn chuyển hóa thành khí nitơ và thoát vào khí quyển Quá trình oxy hóa thường giới hạn khả năng khử Nitơ, vì vậy cấu tạo của bãi lọc và thành phần các chất ô nhiễm trong nước thải có ảnh hưởng lớn tới khả năng khử Nitơ Các hệ thống dòng chảy ngầm thường đạt hiệu quả khử Nitơ ở mức 30-40%; đối với hệ thống dòng chảy bề mặt có tải trọng bề mặt thấp hơn và thường có hiệu quả khử Nitơ đạt cao hơn 50%

Bãi lọc ngập nước có khả năng lưu giữ tốt một số kim loại năng Tuy nhiên khả năng lưu giữ kim loại của bãi lọc thường có giới hạn nhất định, trong trường hợp quá tải, nồng độ kim loại có thể đạt ngưỡng gây độc cho hệ thực vật trong hệ thống Vì vậy không nên sử dụng bãi lọc ngập nước để xử lý các loại nước thải có nồng độ kim loại năng cao

Bãi lọc ngập nước nhân tạo có khả năng khử vi trùng thông qua các quá trình tiêu hủy tự nhiên, nhiệt độ thấp, bức xạ tử ngoại, thức ăn của các loại động vật trong hệ thống, lắng đọng Thông thường thời gian lưu giữ nước trong bãi lọc lâu nên khả năng khử khuẩn cao Đặc biệt là đối với hệ thống bãi lọc ngập nước trồng cây

Các loại thực vật trồng trong bãi lọc thường có năng suất phát triển cao vì thế nhu cầu hấp thụ các chất dinh dưỡng cũng đáng kể Khả năng hấp thụ của thực vật có thể khử các chất dinh dưỡng trong nước thải, chuyển hóa thành sinh khối và được định kỳ thu hoạch ra khỏi hệ thống Tuy nhiên, bãi lọc ngập nước nhân tạo được sử dụng với mục đích xử lý nước thải, lượng chất dinh dưỡng được khử do thu hoạch cây trồng thường không đáng kể so với tải lượng dinh dưỡng cần loại bỏ từ nước thải

2.1.6 TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU TRÊN THẾ GIỚI VÀ VIỆT NAM

2.1.6.1 Thế giới

Các thí nghiệm đầu tiên dùng thực vật nước bậc cao để xử lý nước thải đã được thực hiện đầu tiên tại Đức từ đầu những năm 1950, bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy ngang được thử nghiệm trong những năm đầu thập kỷ 1960 Tuy nhiên, do tính thấm nước chậm, các loại đất dính sử dụng bị tắc nhanh chóng, vì vậy đến cuối những năm

1980 ở Anh, bãi lọc có độ rỗng lớn hơn như sỏi đã được thay thế, và thiết kế này hiện vẫn đang được sử dụng Trong thực tế, việc sử dụng những vật liệu rỗng với khả năng

thấm nước cao cũng được đề xuất Bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy ngang có khả năng xử lý chất hữu cơ và chất rắn lơ lửng tốt, nhưng khả năng xử lý chất dinh dưỡng lại thấp Do điều kiện thiếu oxy trong các bãi lọc không cho phép nitrat hóa amoni nên khả năng xử lý nitơ bị hạn chế Xử lý phôtpho cũng bị hạn chế do các vật liệu lọc được

sử dụng (sỏi, đá dăm) có khả năng hấp thụ kém

Ở miền bắc Thụy Điển, bãi lọc trồng cây ngập nước được sử dụng để xử lý bổ sung nước thải sau các trạm xử lý nước thải đô thị Nhìn chung, khử nitơ là mục đích chính Mặc dù hiệu quả xử lý phôtpho va BOD cũng khá cao Nghiên cứu của J.L.Andersson, S.Kallner Bastviken và K.S.Tondrski đã đánh giá hoạt động trong 3 – 8 năm của bốn hệ thống bãi lọc trồng cây ngập nước quy mô lớn (diện tích 20 – 28 ha) Hai bãi lọc tiếp nhận nước thải từ trạm xử lý nước thải đô thị bao gồm các khâu xử lý

cơ học, hóa học Hai bãi lọc còn lại tiếp nhận nước thải đã được xử lý sinh học, do đó nồng độ BOD (BOD2) và NH4+ đầu vào bãi lọc thấp hơn Các bãi lọc này thực hiện khá ổn định, loại bỏ được 0,7 – 1,5 tấn N/ha.năm Đây là giá trị trung bình trong thời gian nghiên cứu, với tải trọng biến đổi từ 1,7 – 6,3 tấn N/ha.năm Lượng P bị khử dao động trong khoảng 10 và 41kg/ha.năm, phụ thuộc vào các giá trị tải trọng khác nhau, các dạng hợp chất P và vòng tuần hoàn nội tại của P trong các bãi lọc

Năm 1991, bãi lọc trồng cây dòng chảy ngầm xử lý nước thải sinh hoạt đầu tiên đã được xây dựng ở Na Uy Ngày nay, tại những vùng nông thôn ở Na Uy, phương pháp này đã trở nên rất phổ biến để xử lý nước thải sinh hoạt, nhờ các bãi lọc vận hành với hiệu suất cao thậm chí cả vào mùa đông và yêu cầu bảo dưỡng thấp Có thể xây dựng bãi lọc trong bất kỳ điều kiện nào về vị trí Mô hình quy mô nhỏ được áp dụng phổ biến ở Na Uy là hệ thống bao gồm bể tự hoại, tiếp đó là bể lọc sinh học hiếu khí dòng chảy thẳng đứng và một bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy ngang Bể lọc sinh học hiếu khí trước bãi lọc ngầm để loại bỏ BOD và thực hiện quá trình nitrat hóa trong điều kiện khí hậu lạnh, nơi thực vật "ngủ" vào mùa đông

Tại Đan Mạch, Hướng dẫn chính thức mới gần đây về xử lý tại chỗ nước thải sinh hoạt đã được Bộ Môi trường Đan Mạch công bố, áp dụng bắt buộc đối với các nhà riêng ở nông thôn Trong hướng dẫn này, người ta đã đưa vào hệ thống bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy thẳng đứng, cho phép đạt hiệu suất loại bỏ BOD tới 95% và nitrat

hóa đạt 90% .Hệ thống này bao gồm cả quá trình kết tủa hóa học để tách Phốtpho trong bể phản ứng -lắng, cho phép loại bỏ 90% Phốtpho

Ngoài các công năng như đã kể trên, các nghiên cứu khác tại Đức, Thái Lan, Thụy

Sỹ, Bồ Đào Nha còn cho thấy bãi lọc trồng cây có thể loại bỏ vi sinh vật gây bệnh trong nước thải sinh hoạt và nước thải đô thị; xử lý phân bùn bể phốt và xử lý nước thải công nghiệp, nước rò rỉ bãi rác Không những thế, thực vật nước từ bãi lọc trồng cây còn có thể được chế biến, sử dụng để thức ăn cho gia súc, phân bón cho đất, làm bột giấy, làm nguyên liệu cho sản xuất đồ thủ công mỹ nghệ và là nguồn năng lượng thân thiện với môi trường

2.1.6.2 Việt Nam

Tại Việt Nam, phương pháp xử lý nước thải bằng các bãi lọc ngầm trồng cây còn khá mới mẻ, bước đầu đang được một số trung tâm công nghệ môi trường và trường đại học áp dụng thử nghiệm Các đề tài nghiên cứu mới đây nhất về áp dụng phương pháp này tại Việt Nam như "Xử lý nước thải sinh hoạt bằng bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy thẳng đứng trong điều kiện Việt Nam" của Trung tâm Kỹ thuật Môi trường

đô thị và khu công nghiệp (Trường Đại học Xây dựng Hà Nội); "Xây dựng mô hình hệ thống đất ngập nước nhân tạo để xử lý nước thải sinh hoạt tại các xã Minh Nông, Bến Gót, Việt Trì" của Trường Đại học Quốc gia Hà Nội đã cho thấy hoàn toàn có thể áp dụng phương pháp này trong điều kiện của Việt Nam Theo GS.TSKH Nguyễn Nghĩa Thìn (Trường Đại học Khoa học Tự nhiên - Đại học Quốc gia Hà Nội) thì Việt Nam có đến 34 loại cây có thể sử dụng để làm sạch môi trường nước Các loài cây này hoàn toàn dễ kiếm tìm ngoài tự nhiên và chúng cũng có sức sống khá mạnh mẽ

PGS TS Nguyễn Việt Anh, Chủ nhiệm Đề tài hợp tác nghiên cứu giữa

Trường Đại học Tổng hợp Linkoeping (Thụy Điển) và Trung tâm Kỹ thuật Môi trường

đô thị và khu công nghiệp về "Xử lý nước thải sinh hoạt bằng bãi lọc trồng cây" cho biết: "Chúng tôi đang tiến hành thử nghiệm Bãi lọc ngầm trồng cây có dòng chảy thẳng đứng sử dụng các vật liệu sỏi, gạch để xử lý nước thải sau bể tự hoại, trồng các loại thực vật dễ kiếm, phổ biến ở nước ta như Cỏ nến, Thủy trúc, Sậy, Phát lộc, Mai nước Kết quả rất khả quan, nước thải ra đạt tiêu chuẩn xả ra môi trường hay tái sử

dụng lại Đây là công nghệ xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên, thân thiện với môi trường, cho phép đạt hiệu suất cao, chi phí thấp và ổn định, đồng thời làm tăng giá trị

đa dạng sinh học, cải tạo cảnh quan môi trường, hệ sinh thái của địa phương Sinh khối thực vật, bùn phân hủy, nước thải sau xử lý từ bãi lọc trồng cây còn có giá trị kinh tế Công nghệ này rất phù hợp với điều kiện của Việt Nam, nhất là cho quy mô hộ, nhóm

hộ gia đình, các điểm du lịch, dịch vụ, các trang trại, làng nghề "

2.2 CÂY CHUỐI HOA VÀ KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯƠC THẢI CỦA THỰC VẬT

2.2.1 CƠ SỞ LỰC CHỌN THỰC VẬT

Trong đất ngập nước – bãi lọc cây trồng, có rất nhiều loại thực vật được chon để

xử lý ô nhiễm như thực vật ngập nước ( rong đuôi chó, tóc tiên, đuôi chồn…), thực vật trôi nổi ( bèo tây, bèo cái…), thực vật nữa ngập nước ( cỏ nến, sậy, vertiver…) Trong đó các loài thực vật được trồng phổ biến nhất trong bãi lọc là Cỏ nến, Sậy, Cói, Bấc, Lách

Tuy nhiên mỗi loại cây xử dụng điều có ưu nhược điểm khác nhau và tùy vào từng vùng, từng địa phương mà ta có sự lựa chọn cho phù hợp với diện tích xây dựng, khả năng xử lý hay cảnh quan mà hệ thống tạo ra

Tất cả các loại thực vật nêu trên điều có khả năng xử lý ô nhiễm rất tốt và không thải ra thêm chất độc hại đối với môi trường Tuy nhiên nhược điểm của thực vật trôi nổi là tốn diện tích xây dựng khá lớn và ngoài ra thực vật trôi nổi và thực vật ngập nước điều không tạo được cảnh quan đẹp Do đó, thực vật nữa ngập nước rất được ưu tiên sử dụng

Hiện nay, đã có nhiều nghiên cứu về thực vật nữa ngập nước như cây cỏ nến, sậy, dầu mè và đặc biệt là cỏ vetiver đã có rất nhiều nghiên cứu quan tâm trong xử lý nước thải, tuy nhiên đã không mang lại cảnh quan đáng kể Cây chuối hoa có thể giải quyết được vấn đề trên đồng thời đây là một loai cậy dễ tìm, dễ trồng và tạo cảnh quan đẹp

2.2.2 GIỚI THIỆU VỀ CÂY CHUỐI

HOA

- Tên khoa học: Canna hybrids

- Tên phổ thông: Chuối hoa, Ngãi hoa

- Tên tiếng anh: Indian, Balisier

- Họ: Cannaceae

- Nguồn gốc xuất xứ: Nam Mỹ

- Phân bố ở Việt Nam: rộng khắp

Hình 2.5: Cây chuối hoa

- Đặc điểm hình thái:

Hình 2.6: Gốc, lá, hoa và hạt cây chuối hoa

(Nguồn: Nghiên cứu xây dựng mô hình bể lọc nước sử dụng cây thủy trúc và ngải hoa

kết hợp với các loại vật liệu lọc đơn giản - ứng dụng trong nghiên cứu và giảng dạy)

o Hoa, quả, hạt: Cụm hoa ở ngọn mang hoa lớn xếp sát nhau Cánh đài và cánh

tràng nhỏ, nhị lép biến thành các cánh hoa lớn, màu sắc thay đổi thừ vàng đến

đỏ, điểm thêm các đốm đậm Quả nang hình cầu mang nhiều hạt

Hình 2.7: Cây chuối hoa non và trưởng thành

(Nguồn: http://www.cayxanhsadec.com.vn/product/view/733.Chuoi-Hoa.html)

o Thân, tán, lá: Cây thân cỏ cao 1 – 1,5m, gốc có thân rễ bò dài Lá rộng màu xanh bóng hay màu đỏ, gân lông chim nổi rõ

- Đặc điểm sinh lý, sinh thái:

Tốc độ sinh trưởng nhanh

Là cây ưa sáng, nhu cầu nước cao, ưa khí hậu mát ẩm Nhân giống từ tách bụi, cây mọc khỏe

2.2.3 NƯỚC THẢI SINH HOẠT VÀ CƠ CHẾ XỬ LÝ NƯỚC THẢI CỦA THỰC VẬT

2.2.3.1 Nước thải sinh hoạt

Trong cuộc sống, nước là một nhu cầu tất yếu không thể thiếu Xã hội càng phát triển, mức sống ngày càng cao thì mức độ sử dụng nước trong sinh hoạt cũng càng tăng Nước cung cấp cho các hoạt động của tế bào, mô bào và cơ thể, cũng như các nhu cầu tắm giặt, vệ sinh nhà cửa…đều phải được xử lý để đạt mức độ sạch nhất định Theo thống kê cảu cá nhà khoa học, ở các nước phát triển nhu cầu sử dụng nước trung bình cho một ngày cho một người là: 60 – 80 lít cho việc tắm bang vòi hoa sen;

150 – 200 lít cho dội cầu tiêu; 70 – 120 lít cho hoạt động máy giặt và khoảng 20 lít cho rửa xe Và từ đây thải ra môi trường một khối lượng lớn nước bẩn cần xử lý

Nước thải sinh hoạt là loại nước thải được hình thành trong quá trình hoạt động sống của con người, nó bao gồm nước tắm giặt, nước nhà bếp, nước cầu tiêu và những hoạt động khác không phải là hoạt động sản xuất

Thành phần và tính chất nước thải sinh hoạt phụ thuộc rất nhiều vào nguồn nước thải Ngoài ra, lượng nước thải ít hay nhiều cũng phụ thuộc vào từng loại hình sinh hoạt Nước thải sinh hoạt chiếm khoảng 80% lượng nước được cấp cho sinh hoạt Nước thải sinh hoạt thường chứa những tạp chất khác nhau bao gồm khoảng 58% chất hữu cơ

và 42% chất vô cơ Ngoài ra, trong nước thải sinh hoạt còn chứa nhiều loài sinh vậy gây bệnh và các độc tố của chúng Phần lớn các VSV có trong nước thải là vi rút, vi khuẩn gây bệnh tả, vi khuẩn gây bệnh lỵ, vi khuẩn gây bệnh thương hàn và vi rút

Đặc điểm cơ bản của nước thải sinh hoạt là hàm lượng cao các chất hữu cơ không bền sinh học (như cacbonhydrat, protein, mỡ), chất dinh dưỡng (photphat, nitơ), vi trùng, chất rắn và mùi

Trong nước thải sinh hoạt chứa một hàm lượng N, P, K khá đáng kể Như vậy, nước thải là một nguồn phân bón tốt có lượng thích hợp với sự phát triển của thực vật

Tỷ lệ các nguyên tố dinh dưỡng trong nước thải thường là 5:1:2 =N:P:K

Bảng 2.2: Thành phần trung bình của nước thải sinh hoạt

(Nguồn: Nguyễn Đức Lượng, Nguyễn Thị Thùy Công nghệ sinh học môi trường

NXB Đại học quốc gia TP.HCM)

2.2.3.2 Cơ chế xử lý nước thải của thực vật

Các chất dinh dưỡng được hấp thụ qua rễ và qua lá Ở lá của các loài thực vật (kể

cả thực vật thủy sinh) đều có nhiều khí khổng Mỗi một cm2 bề mặt lá có khoảng 100

lổ khí khổng Qua lổ khí khổng này, ngoài sự trao đổi khí còn có sự trao đổi các chất dinh dưỡng Do đó, lượng vật chất đi vào qua lỗ khí khổng để tham gia quá trình quang hợp không nhỏ Ở rễ, các chất dinh dưỡng vô cơ được lông rễ hút và chuyển lên

lá để tham gia quá trình quang hợp Như vậy, vật chất có trong nước sẽ được chuyển qua hệ rễ của thực vật thủy sinh và đi lên lá Lá nhận ánh sáng mặt trời để tổng hợp thành vật chất hữu cơ Các chất hữu cơ này cùng với chất khác tạo nên tế bào và tạo ra sinh khối

Thực vật chỉ tiêu thụ các chất vô cơ hòa tan Các chất hữu cơ không được thực vật tiêu thụ trực tiếp mà phải qua quá trình vô cơ hóa nhờ hoạt động sống của vi sinh vật (VSV) VSV sẽ phân hủy các hợp chất hữu cơ và chuyển chúng thành các hợp chất vô

cơ hòa tan Lúc đó, thực vật mới có thể sử dụng chúng để tiến hành trao đổi chất Chính vì thế thực vật không thể tồn tại và phát triển trong môi trường chỉ chứa các chất hữu cơ mà không có mặt của VSV

Quá trình vô cơ hóa chất hữu cơ nhờ hoạt động của VSV và quá trình thực vật thủy sinh hấp thụ các chất vô cơ hòa tan tạo ra hiện tượng giảm vật chất có trong nước Nếu đó là nước thải thí quá trình này được gọi là quá trình tự làm sạch sinh học