Ở ngổ trâu HSXL dao động từ 47,81- 55,66% cao hơn so với đối chứng KC là 24,10%. Qua Bảng 3.7 cho thấy ở nồng độ 15,5 mg/L hiệu quả xử lý P-PO43-
của ngổ trâu đạt cao nhất 55,66% và có thể khả quan ở nồng độ tiếp theo.
44
Qua các kết quả nghiên cứu trong điều kiện phịng thí nghiệm đã phần nào đánh giá khả năng loại bỏ nitơ và phospho của bèo tây và ngổ trâu. Khả năng này cũng khác nhau giữa ngổ trâu và bèo tây, ở nồng độ N-NO3-
và N- NH4+ khả năng loại bỏ của bèo tây tốt hơn so với ngổ trâu, nhƣng ở nồng độ P-PO43- thì ngƣợc lại. Ở các nồng độ khác nhau cũng ảnh hƣởng đến sinh trƣởng của bèo tây và ngổ trâu. Tuy nhiên, qua nghiên cứu ảnh hƣởng của pH= 9, đã gây chết thực vật thủy sinh.
3.3. Khả năng xử lý các nhân tố phú dƣỡng môi trƣờng nƣớc (nƣớc phú dƣỡng) của bèo tây và ngổ trâu ở quy mô pilot phú dƣỡng) của bèo tây và ngổ trâu ở quy mô pilot
Khả năng xử lý nitơ và phospho ở quy mô chậu vại trên đã cho thấy vai trò và hiệu quả của rõ rệt của cây bèo tây và ngổ trâu. Bƣớc tiếp theo cần thử nghiệm để đánh giá khả năng này trong điều kiện tự nhiên mà cụ thể ở quy mô pilot. Trong thử nghiệm ở qui mô pilot, xử lý nƣớc hồ phú dƣỡng bằng bèo tây và ngổ trâu, chúng tôi đã xem xét đến các yếu tố kĩ thuật nhƣ: lựa chọn thực vật, xây dựng hệ thống với các thơng số nhƣ: thể tích mƣơng xử lý, độ sâu mực nƣớc, nƣớc thải đầu vào ở các lƣu lƣợng khác nhau, thời gian lƣu, tốc độ bơm, quy trình xử lý...
Trong thí nghiệm đánh giá hiệu suất xử lý nƣớc phú dƣỡng của bèo tây và ngổ trâu ở qui mô pilot, nƣớc sử dụng là nguồn nƣớc tại hồ khu vực Cổ Nhuế, Hà Nội. Trƣớc khi bơm lên bể chứa, tại đầu hút đƣợc ngăn bằng lƣới thép giúp loại bỏ các tạp chất nhƣ: rác, mảnh vụn hữu cơ kích thƣớc lớn, thực vật nổi...
Một số thơng số liên quan đến việc thiết kế và vận hành của quy trình xử lý nƣớc hồ phú dƣỡng bằng bèo tây và ngổ trâu ở quy mơ pilot, đƣợc trình bày trong Bảng 3.8.
45
Bảng 3.8. Các thông số của quy trình xử lý nƣớc phú dƣỡng bằng bèo tây và ngổ trâu ở quy mô pilot
Stt Thông số Chi tiết
1 Hàm lƣợng T-N, T-P trong nƣớc đầu vào
T-N: 2,264– 4,884 mg/L T-P: 0,225- 0,358 mg/L 2 Tải lƣợng nƣớc đầu vào 100 và 200 lít/m2/ ngày đêm
3 Dịng chảy bơm liên tục/ngày
4 Thời gian lƣu 24 giờ và 12 giờ với 2 lƣu lƣợng trên
5
Trình tự xử lý Nƣớc trƣớc xử lý (đầu vào)→ Bể chứa Bể bèo tây Đầu ra
Bể ngổ trâu Đầu ra
Qua thời gian hơn 2 tháng vận hành liên tục ở 2 tải lƣợng 100 L/m2/ngày và 200 L/m2/ngày, kết quả cho thấy qúa trình hoạt động của hệ thống pilot tƣơng đối ổn định, bèo tây và ngổ trâu trong các mƣơng thí nghiệm sinh trƣởng tốt. Nƣớc thải sau khi ra khỏi quy trình đã đƣợc làm sạch phần lớn các yếu tố phú dƣỡng nhƣ: chất hữu cơ, nitơ và phospho, cặn lơ lửng (TSS), chỉ tiêu vi sinh vật, vi tảo tổng số và vi khuẩn lam, thực vật phù du... Trƣớc khi đánh giá hiệu quả xử lý của từng yếu tố, chúng ta cần xem xét đến đặc trƣng của nƣớc đầu vào quy trình.
3.3.1. Các chỉ tiêu đặc trƣng của nƣớc hồ khu vực Cổ Nhuế sử dụng trong thựcnghiệm thựcnghiệm
Để đánh giá khả năng loại bỏ các tác nhân gây phú dƣỡng của mơi trƣờng nƣớc bằng bèo tây và ngổ trâu, thì việc xác định các chỉ tiêu đặc trƣng của chúng là hết sức quan trọng. Trong khuôn khổ của đề tài, sau hơn 3 tháng vận hành liên tục ở 2 tải lƣợng 100 và 200 L/m2
/ngày khác nhau, qua phân tích chúng tơi thu đƣợc kết quả một số chỉ tiêu chất lƣợng nƣớc, đó là những
46
chỉ tiêu quan trọng để đánh giá hiệu quả xử lý của bèo tây và ngổ trâu. Kết quả đƣợc trình bày trong Bảng 3.9.
Bảng 3.9. Các chỉ tiêu đặc trƣng của nƣớc hồ khu vực Cổ Nhuế, Hà Nội
Stt Chỉ số Đơn vị tính Giá trị (n=9) Trung bình Min Max 1 COD mg/l 32,38 89,91 59,11± 17,77 2 T-N mg/l 2,26 4,88 3,19± 0,93 3 T-P mg/l 0,23 0,54 0,39± 0,08 4 NH4+ mg/l 0,41 2,16 0,94 5 PO43- mg/l 0,01 0,05 0,02 6 TSS g/l 0,03 0,09 0,06± 0,02 7 DO mg/l 2,61 7,37 3,75 8 pH - 5,96 8,03 6,81 9 Chl.a µg/l 112,14 421,86 220,32± 95,30 10 T- Colifom tb/100ml 7000
Với các thơng số trên đây, có thể nhận thấy rằng nƣớc hồ ở trạng thái phú dƣỡng rất cụ thể: Chl.a là 220,315 mg/L, TSS: 0,064 g/L, T-N là 3,189 mg/L, T-P: 0,385 mg/L... trong khi đó DO lại rất thấp, cịn pH trung tính (6,81).
Qua thời gian vận hành ở 2 tải lƣợng 100 L/m2/ngày và 200 L/m2/ngày, chúng tôi thấy rằng quy trình hoạt động tƣơng đối ổn định, bèo tây và ngổ trâu trong các bể thí nghiệm sinh trƣởng tốt. Nƣớc thải sau khi ra khỏi quy trình đã giảm đƣợc phần lớn các chất gây phú dƣỡng, đặc biệt là các chất hữu cơ cụ thể là: nitơ và phospho, hàm lƣợng cặn lơ lửng (TSS), chỉ tiêu vi sinh vật, tảo và thực vật phù du. Sau đây là kết quả cụ thể về hiệu quả xử lý từng yếu tố ở quy mô pilot.
47
3.3.2. So sánh khả năng loại bỏ một số tác nhân gây phú dƣỡng của cây bèo tây và ngổ trâu ở quy mô pilot tây và ngổ trâu ở quy mơ pilot (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Trong q trình nghiên cứu cho thấy, khi có mặt của bèo tây và ngổ trâu, đã chứng tỏ ƣu việt của chúng trong việc xử lý tác nhân gây phú dƣỡng so với môi trƣờng không sử dụng thực vật thủy sinh. Kết quả thu đƣợc từ nghiên cứu này đƣợc trình bày qua Bảng 3.10 và Hình 3.11.
Bảng 3.10. So sánh khả năng loại bỏ một số tác nhân gây phú dƣỡng của bèo tây và ngổ trâu ở quy mô pilot
Chỉ số Đầu
Vào Bèo tây Ngổ trâu Đối chứng
Đầu Ra H (%) Đầu Ra H (%) Đầu Ra H (%) Chl.a (µg/L) 140,51 40,23 71,37 48,90 65,20 105,79 24,71 TSS (g/L) 0,09 0,02 75,18 0,03 64,52 0,07 22,66 T-N (mg/L) 2,26 1,45 35,75 1,73 23,60 2,01 11,22 T-P (mg/L) 0,30 0,20 33,56 0,21 28,86 0,25 15,44 COD (mg/L) 44,59 20,69 53,60 34,65 22,29 39,69 10,99
Hình 3.11. Khả năng loại bỏ một số tác nhân gây phú dƣỡng của cây bèo tây và ngổ trâu ở quy mô pilot
48
Qua Bảng 3.10, ta thấy với lƣợng đầu vào 140,51 µg/L thì hiệu suất xử lý Chl.a của bèo tây là 71,37% (40,23 µg/L), bể ngổ trâu đạt 65,20% (48,90 µg/L), so với đối chứng khơng cây là 24,71% (105,79 µg/L); TSS đầu vào với nồng độ 0,09 g/L qua bể bèo tây là 0,02 g/L, bể ngổ trâu còn 0,03 g/L trong khi đối chứng là 0,07 g/L. Với T-N và T-P thì hiệu suất xử lý của bèo tây tƣơng ứng là 35,75 và 33,56%, của ngổ trâu là 23,60 và 28,86% cao hơn so với đối chứng 11,22% và 15,44%. Nồng độ COD khi qua bể bèo tây hiệu suất xử lý đạt 53,60%, ngổ trâu là 22,29% so với đối chứng là 10,99%.
Nhƣ vậy, bèo tây loại bỏ đƣợc Chl.a 100,24 µg/L ngày, TSS 0,07 g/L ngày, T-N 0,89 mg/L ngày, T-P 0,10 mg/L ngày, COD 23,90 mg/L ngày. Tƣơng tự ngổ trâu loại bỏ Chl.a 91,61 µg/L ngày,TSS 0,06 g/L ngày, T-N 0,47 mg/L ngày, T-P 0,08 mg/L ngày, COD 9,94 mg/L ngày. Đều cao hơn đối chứng khơng cây (Chl.a 34,72 µg/L ngày,TSS 0,02 g/L ngày, T-N 0,25 mg/L ngày, T-P 0,05 mg/L ngày, COD 4,90 mg/L ngày).
Theo Trần Văn Tựa và cộng sự, 2007, đối với nƣớc thải chế biến thủy sản thì bèo tây loại bỏ COD đạt hiệu suất trung bình là 78,50%. Qua các kết quả cho thấy hiệu suất xử lý của ngổ trâu và bèo tây tốt và ổn định hơn so với bể đối chứng không sử dụng thực vật, hiệu suất xử lý ở đây lớn gấp 2 lần đối chứng không cây.
3.3.3. Hiệu quả xử lý COD
Quy trình xử lý nƣớc hồ phú dƣỡng của bèo tây và ngổ trâu ở thực nghiệm pilot đƣợc xây dựng và đã xử lý khá tốt hàm lƣợng COD. Qua các bƣớc vận hành ở 2 tải lƣợng 100 L/m2
/ngày, sau 5 tuần hoạt động liên tục và 200 L/m2/ngày sau 6 tuần hoạt động liên tục, chúng tôi thu đƣợc kết quả phân tích hàm lƣợng COD đƣợc trình bày qua Bảng 3.11, Hình 3.12 và Hình 3.13.
49
Bảng 3.11. Hiệu suất xử lý COD của bèo tây và ngổ trâu trong quy trình xử lý nƣớc phú dƣỡng ở quy mô pilot
Thời gian (tuần)
Hàm lƣợng COD (mg/L) Tải lƣợng 100 L/m2
/ngày
Đầu vào Bèo tây Ngổ trâu
1 53,446 16,327 27,944 2 38,467 12,478 21,657 3 57,045 19,251 29,444 4 52,331 21,028 23,126 5 41,823 11,041 17,748 Trung bình 48,62± 8,02 16,03± 4,27 23,98± 4,76 HSXL (%) 67,04 50,67 Tải lƣợng 200 L/m2 /ngày 1 32,38 11,20 17,94 2 64,20 44,67 43,02 3 73,10 31,27 21,03 4 77,90 23,12 38,95 5 89,91 19,04 32,56 6 69,65 15,34 32,20 Trung bình 67,86± 19,44 24,10± 12,20 30,95± 9,81 HSXL (%) 64,48 54,39
Từ kết quả phân tích các chỉ tiêu nƣớc đầu vào, mặc dù hàm lƣợng COD trung bình ở đây khơng phải là trầm trọng (59,11 mg/L), nhƣng cũng ảnh hƣởng nhiều đến chất lƣợng nguồn nƣớc. Việc giảm thiểu hàm lƣợng này cũng hết sức quan trọng.
Qua Bảng 3.11 và Hình 3.12, cho thấy, ở tải lƣợng 100 L/m2/ngày, với giá trị trung bình COD của nƣớc đầu vào là 48,62 mg/L, hiệu suất xử lý trung
50
bình đạt 67,04% khi qua bể bèo tây và 50,67% khi qua bể ngổ trâu. Sau khi ra khỏi quy trình lƣợng COD chỉ còn 16,03 mg/L ở bể bèo tây và 23,98 mg/L ở bể ngổ trâu. Cả hai bể hiệu suất đều đạt trên 50%, điều này cho thấy hiệu quả của việc sử dụng ngổ trâu và bèo tây.
Hình 3.12. Hiệu suất xử lý COD của bèo tây và ngổ trâu với tải lƣợng 100 L/m2/ngày ở quy mơ pilot
Hình 3.13. Hiệu suất xử lý COD của ngổ trâu và bèo tây với tải lƣợng 200 L/m2/ngày ở quy mô pilot
51
Tƣơng tự, ở tải lƣợng 200 L/m2/ngày, bèo tây xử lý COD tốt hơn so với ngổ trâu, cụ thể COD đầu vào 67,86 mg/L, khi qua bể bèo tây lƣợng này còn 24,10 mg/L tƣơng ứng 64,48%, ngổ trâu còn 30,95mg/L (54,39%). Nhƣ vậy, cả hai bể bèo tây và ngổ trâu đã loại bỏ khá tốt lƣợng COD trong nƣớc phù dƣỡng với 2 lƣu lƣợng khác nhau, sau khi ra khỏi quy trình hiệu suất chung đều đạt trên 50% (đạt tiêu chuẩn thải loại A2: QCVN 08- 2008/BTNMT). Khi tải lƣợng tăng từ 100 đến 200 L/m2
/ngày, ta thấy hiệu quả xét theo phần trăm xử lý không thay đổi nhiều nhƣng về khối lƣợng vật chất đã loại bỏ đƣợc gấp 2 lần trƣớc khi xử lý. Ở tải lƣợng 100 L/m2
/ngày, bèo tây loại đƣợc 3260 mg/m2.ngày, ngổ trâu loại đƣợc 2464 mg/m2.ngày. Với tải lƣợng 200 L/m2/ngày, bèo tây loại bỏ đƣợc 8751 mg/m2 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
.ngày, ngổ trâu loại bỏ đƣợc 7381 mg/m2.ngày.
3.3.4. Hiệu quả xử lý T-N
Tổng nitơ bao gồm các hợp chất nitơ hữu cơ và vô cơ. Đặc biệt là NH4+, NO2- và NO3-. Nitrat hóa và phản nitrat hóa sinh học là cơ chế chính của việc loại bỏ nitơ. Một phần nitơ bị loại qua quá trình lắng. Nitơ cũng bị thực vật thủy sinh hấp thu, một phần nitơ mất mát do bay hơi khi đƣợc cấp khí. Nitrat hóa và phản nitrat hóa sinh học xảy ra ở vùng rễ. Chính từ điều đó mà việc cho nƣớc chảy qua vùng rễ là rất quan trọng. Kết quả phân tích hàm lƣợng T-N ở 2 tải lƣợng 100 và 200 L/m2
/ngày trình bày qua Bảng 3.12, Hình 3.14 và Hình 3.15.
52
Bảng 3.12. Hiệu suất xử lý T-N của bèo tây và ngổ trâu ở quy mô pilot
Thời gian (tuần)
Nồng độ T-N (mg/L)
Đầu vào Bèo tây Ngổ trâu
Tải lƣợng 100 L/m2 /ngày 1 2,45 2,04 2,06 2 2,65 1,62 1,89 3 2,26 1,20 1,65 4 2,37 1,50 1,94 5 2,42 2,10 2,09 Trung bình 2,43± 0,14 1,69± 0,38 1,92± 0,17 HSXL (%) 30,43 20,89 Tải lƣợng 200 L/m2 /ngày 1 3,46 2,49 2,85 2 4,43 2,78 2,94 3 4,10 2,95 2,86 4 4,88 2,04 3,52 5 3,48 3,09 3,02 6 2,56 2,09 2,36 Trung bình 3,82± 0,83 2,57± 0,44 2,92± 0,37 HSXL (%) 32,64 23,48
Hình 3.14. Hiệu suất xử lý T-N của bèo tây và ngổ trâu ở quy mơ pilot với tải lƣợng 100 L/m2
53
Hình 3.15. Hiệu suất xử lý T-N của bèo tây và ngổ trâu ở quy mô pilot với tải lƣợng 200 L/m2
/ngày
Từ Bảng 3.12 và Hình 3.14 cho thấy: khả năng loại bỏ T-N một tác nhân gây phú dƣỡng của hệ thống bể trồng bèo tây và ngổ trâu là khá tốt. Ở tải lƣợng 100 L/m2/ngày hoạt động liên tục trong 5 tuần, với giá trị đầu vào của T-N là 2,43 mg/L, hiệu suất xử lý trung bình của bể bèo tây là 30,43%, của bể ngổ trâu là 20,89%. Do đó hàm lƣợng T-N trong nƣớc có đầu ra của quy trình tƣơng đối thấp với T-N: 1,69 mg/L (bèo tây), 1,92 mg/L (ngổ trâu). T-N đƣợc loại bỏ là 74 mg/m2.ngày (bèo tây), 50,8 mg/m2.ngày (ngổ trâu).
Khi tải lƣợng tăng lên 200 L/m2/ngày và sau 6 tuần hoạt động liên tục. Số liệu từ Bảng 3.12, Hình 3.15, khả năng loại bỏ T- N của bèo tây và ngổ trâu có phần cao hơn so với lƣu lƣợng 100 L/m2/ngày cụ thể: với lƣợng đầu vào T- N là 3,82 mg/L qua bể bèo tây giảm còn 2,57 mg/L (tƣơng ứng 32,64%), bể ngổ trâu 2,92 mg/L (23,48%). Lƣợng T-N đƣợc loại bỏ là 249,4 mg/m2.ngày (bèo tây), 179,4 mg/m2.ngày (ngổ trâu)
54
3.3.5. Hiệu quả xử lý T-P
Khả năng xử lý T-P của bèo tây và ngổ trâu đạt hiệu quả ở cả 2 tải lƣợng 100 và 200 L/m2
/ngày. Hiệu suất xử lý của bèo tây và ngổ trâu dao động từ 42,07- 67,59%. Trong khi đó bèo tây và ngổ trâu sinh trƣởng vẫn khá tố. Kết quả xử lý T-P đƣợc thể hiện trong Bảng 3.13, Hình 3.16 và Hình 3.17
Bảng 3.13. Hiệu suất xử lý T-P của bèo tây và ngổ trâu ở quy mô pilot
Thời gian (tuần)
Nồng độ T-P (mg/L)
Đầu vào Bèo tây Ngổ trâu
Tải lƣợng 100 L/m2 /ngày 1 0,34 0,22 0,28 2 0,40 0,23 0,30 3 0,35 0,12 0,16 4 0,32 0,08 0,13 5 0,23 0,05 0,09 Trung bình 0,33± 0,07 0,14± 0,08 0,19± 0,09 HSXL (%) 57,32 42,07 Tải lƣợng 200 L/m2 /ngày 1 0,36 0,20 0,29 2 0,40 0,13 0,24 3 0,48 0,16 0,17 4 0,41 0,13 0,13 5 0,40 0,10 0,11 6 0,54 0,13 0,31 Trung bình 0,432± 0,07 0,14± 0,04 0,21± 0,09 HSXL (%) 67,59 51,62
55
Hình 3.16. Hiệu suất xử lý T-P của bèo tây và ngổ trâu ở quy mô pilot với tải lƣợng 100 L/m2
/ngày
Hình 3.17. Hiệu suất xử lý T-P của bèo tây và ngổ trâu ở quy mô pilot với tải lƣợng 200 L/m2
/ngày (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Sau 5 tuần hoạt động ở tải lƣợng 100 L/m2/ngày, cho thấy với giá trị đầu vào trung bình của T- P là 0,33 mg/L, hiệu suất xử lý trung bình khi qua bể bèo tây là 57,32% loại bỏ 0,19 mg/L , của bể ngổ trâu 42,07% loại bỏ 0,14
56
mg/L. Nhƣ vậy, T- P trong nƣớc có đầu ra của quy trình tƣơng đối thấp: 0,14 mg/L (bèo tây), 0,19 mg/L (ngổ trâu). Qua đó, bèo tây loại bỏ 18,8 mg/m2/ngày, ngổ trâu loại bỏ trung bình 13,8 mg/m2 /ngày.
Ở tải lƣợng 200 L/m2/ngày. Số liệu từ Bảng 3.13 và Hình 3.17, thấy