Công thức Giá trị COD đo sau (mg/l)
5 ngày Hiệu suất (%) 10 ngày Hiệu suất (%)
Ban đầu 593,68 593,68 CT1 (ĐC) 323,43 45,52 297,3 49,92 CT2 249,6 57,96 114,67 80,69 CT3 254,8 57,08 125,89 78,79 CT4 233,35 60,69 94,11 84,15
Sau khi cho nước thải vào các công thức, sau 5 ngày ta thấy giá trị COD giảm nhiều ở các công thức trồng cây từ 593,68 mg/l xuống 254,8 mg/l – 233,35mg/l, đạt hiệu suất xử lý 57,08% - 60,69%. So với cơng thức đối chứng chỉ có vật liệu lọc thì khả năng xử lý của cơng thức có cây tốt hơn, tại cơng thức đối chứng nước thải giảm xuống 1,84 lần nhưng ở công thức có cây nước thải đã giảm xuống 2,33 lần – 2,54 lần, tuy nhiên hàm lượng vẫn còn ở mức cao, nước thải ra vẫn chưa đáp ứng được các yêu cầu xả thải.
Sau 10 ngày ta tiến hành lấy mẫu phân tích kết quả có khả quan hơn, nước thải trong các công thức đã giảm từ 125,89 mg/l – 94,11 mg/l, đạt hiệu suất xử lý khá cao 78,79% - 84,15%. Hiệu quả xử lý tốt nhất ở hai công thức là CT2_Mon Nước và CT4_Mon Nước + Thủy Trúc. Chỉ tiêu COD giảm là nhờ
lớp vật liệu phân hủy. Chất hữu cơ còn được cây và hệ vi sinh vật quanh rễ cây hấp thu, chuyển hóa thành sinh khối và bay hơi qua bề mặt lá.
So với cơng thức đối chứng thì việc trồng cây đã cho kết quả xử lý tốt hơn, thời gian xử lý nhanh hơn, hiệu suất xử lý cao hơn so với công thức khơng có cây. Tại các cơng thức có cây mức xử lý của từng cơng thức có sự khác biệt do khác nhau về loại cây sử dụng. Cây Mon Nước có khả năng xử lý tốt hơn cây Thủy Trúc.
3.5.5. Khả năng xử lý Phốtphát của các công thức cây trồng
Cũng như Nitơ, phốtpho là một nguyên tố dinh dưỡng quan trọng đối với sự phát triển của thực vật và vi sinh vật. Việc thải chất dinh dưỡng này vào các nguồn tiếp nhận trong tự nhiên làm tăng sự phát triển của tảo và dẫn đến hiện tượng phú dưỡng trong các hồ và sơng suối. Do đó cần phải giảm nồng độ phốtpho trong dòng thải sau xử lý thứ cấp để ngăn ngừa hiện tượng trên. Nước thải ban đầu sau khi được đưa vào các công thức thí nghiệm trồng cây ta tiến hành lấy mẫu nước sau xử lý đem phân tích, có kết quả sau:
Bảng 3.24. Hàm lƣợng Phốtphát qua các lần đo ở các công thức cây trồng Công
thức
Hàm lƣợng PO43-
đo sau (mg/l) QCVN14:2011/ BTNMT, Cột B 5 ngày Hiệu suất
%
10 ngày Hiệu suất % Ban đầu 4,31 4,31 10 CT1 (ĐC) 3,85 10,67 3,24 24,83 CT2 2,65 38,52 1,2 72,16 CT3 2,99 30,63 1,37 68,21 CT4 2,43 43,62 1,12 74,01
Từ kết quả bảng 3.24 trên ta thấy tại các công thức qua thời gian xử lý của cây hàm lượng Phốtphát đã giảm xuống đáng kể, đạt hiệu suất xử lý từ 68,21% - 74,01%. Ở các cơng thức có cây sau 5 ngày lượng Phốtphát trong nước thải giảm từ 4,31 mg/l xuống còn 2,99 mg/l – 2,43 mg/l, hiệu suất xử lý
suất xử lý là10,67%, lượng Phốtphát trong nước thải giảm xuống còn 3,85 mg/l, nhưng vẫn ở mức cao.
Sau 10 ngày hàm lượng phốtphát ở mức 1,37mg/l – 1,12mg/l, đạt hiệu suất từ 68,21% - 74,01%, cho thấy nước thải đã giảm về nồng độ ô nhiễm.
Hàm lượng Phốtphát tại công thức đối chứng giảm ít hơn trong mơ hình trồng cây. Vì trong mơ hình đối chứng, hàm lượng Phốtphát giảm nhờ sự hấp phụ trên bề mặt xỉ than và cát, được các vi sinh vật trong lớp vật liệu phân hủy. Còn trong mơ hình thực vật hàm lượng Phốtphát cịn được cây hấp thụ chủ yếu là ở dạng HPO42-
và H2PO4-.
Qua bảng ta cũng thấy công thức xử lý Phốtphát tốt nhất là CT4_Mon Nước + Thủy Trúc. Hàm lượng ban đầu là 4,31 mg/l sau 5 ngày xử lý giảm xuống còn 2,43 mg/l, tương ứng với hiệu suất xử lý là 30,63% trong khi ở công thức đối chứng hiệu suất là 10,67%. Sau 10 ngày xử lý giảm xuống còn 1,12 mg/l, tương ứng với hiệu suất là 74,01% tăng 49,18% hiệu suất xử lý so với CT1. Nguyên nhân là do có sự cộng hưởng của các cây thí nghiệm làm cho hiệu quả xử lý tốt hơn so với chỉ sử dụng một loại cây.
3.5.6. Kết quả đánh giá định tính (cảm quan) các chỉ tiêu vật lý
Bảng 3.25. Kết quả màu sắc và mùi nƣớc thải trƣớc và sau xử lý
Công thức Sau 5 ngày Sau 10 ngày
Màu Mùi Màu Mùi
Trước xử lý Màu nâu hơi sáng, vẩn đục
Mùi hơi, khó chịu
Màu nâu hơi sáng, vẩn đục
Mùi hơi, khó chịu CT1 Màu nâu sáng,
ít đục
Mùi hôi Trong nhẹ Hôi nhẹ CT2 Trong nhẹ Hôi nhẹ Trong nhẹ Không mùi
CT3 Màu đục Hôi nhẹ Trong nhẹ Không mùi
CT4 Trong nhẹ Hôi nhẹ Trong nhẹ Không mùi
Dựa vào cảm quan chúng ta có thể nhận thấy sự khác biệt giữa trước khi xử lý và sau khi xử lý; giữa công thức khơng trồng cây và có trồng cây. Kết quả cho thấy các công thức 2,3,4 được trồng cây kết hợp với xỉ than và vật liệu lọc có kết quả tốt đó là đã hết mùi hơi khó chịu và nước thải chuyển từ màu nâu hơi sáng, vẩn đục sang màu trong nhẹ. CT1_đối chứng chỉ có thể xử lý một phần mùi và màu của nước thải.
3.6. So sánh hiệu suất xử lý giữa các công thức với các chỉ tiêu theo dõi Bảng 3.26. Hiệu suất xử lý các chỉ tiêu theo dõi sau 10 ngày trồng cây Bảng 3.26. Hiệu suất xử lý các chỉ tiêu theo dõi sau 10 ngày trồng cây
trên vật liệu 4 (đơn vị:%)
Công thức NH4+ NO2- BOD5 COD TSS PO43-
CT1 46,19 38,03 50,92 49,92 64,7 24,83 CT2 77,98 71,15 78,34 80,69 85,8 72,16 CT3 74,40 77,21 77,04 78,79 85,8 68,21 CT4 82,70 89,18 82,7 84,15 87,6 74,01 0 15 30 45 60 75 90 105 CT1 CT2 CT3 CT4 Amoni Nitrit BOD COD TSS Phốtphát
Hình 3.1. Hiệu suất xử lý NH4+, NO2-, BOD5, COD, TSS, PO43- sau 10 ngày
Từ bảng 3.26 và hình 3.1 cho ta thấy điểm chung lớn nhất trong các cơng thức đó là CT1 – đối chứng ln có hiệu suất xử lý thấp hơn so với các cơng thức có trồng cây và CT4_ Mon Nước + Thủy Trúc ln có hiệu suất xử lý tốt hơn về các chỉ tiêu. Sự khác nhau này là do có sự cộng hưởng qua lại giữa các loại cây với nhau, cùng với sự hấp phụ các chất ô nhiễm lên bề mặt của xỉ than và lớp vật liệu lọc cũng như sự phân hủy của vi sinh vật trong lớp vật liệu lọc nên cho kết quả tốt hơn so với chỉ có mình lớp nền là xỉ than và lớp vật liệu lọc và trồng một loại cây riêng lẻ. Nếu xét riêng từng cây ta thấy, CT2_Mon Nước có hiệu suất xử lý tốt hơn về các chỉ tiêu như Amoni, BOD5, COD so với CT3_Thủy Trúc. Tùy thuộc vào mỗi loại cây trồng mà chúng có khả năng xử lý các chỉ tiêu ở các mức độ khác nhau.
Cây Mon Nước có khả năng xử lý Amoni, Phốtphát là tốt nhất.
Cây Thủy trúc có khả năng xử lý Nitrit là tốt nhất.
Các công thức đều cho hiệu quả xử lý các chỉ tiêu BOD, COD, TSS gần như là tương đương nhau.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1. Kết luận
Sau 6 tháng nghiên cứu sử dụng xỉ than nhà máy nhiệt điện làm chất nền trong hệ thống ĐNN nhân tạo để xử lý nước thải sinh hoạt tác giả xin đưa ra một số kết luận:
Qua việc phân tích các tính chất hóa lý, hóa học của xỉ than Nhà máy Nhiệt điện Mông Dương, ta thấy, xỉ than NMNĐ Mơng Dương có độ ẩm nhỏ (2,02%), là vật liệu rất khô, tỉ trọng gần bằng tỉ trọng của đất cát (2,656 g/cm3), pH=9,9 có tính kiềm cao vì vậy có thể cải thiện độ chua của đất; hàm lượng KLN vẫn thuộc giới hạn cho phép theo TCVN 7209:2002, thành phần khống chính là SiO2, Al2O3, Fe2O3 là những thành phần cần thiết trong sản xuất vật liệu xây dựng. Vì vậy xỉ than Mơng Dương có những đặc tính khá thuận lợi cho việc tái sử dụng trong các lĩnh vực xây dựng, nông nghiệp, và xử lý nước thải.
Khi phân tích một số các chỉ tiêu COD, BOD5, Amoni, pH, màu, mùi sau khi đã cho nước thải qua các cơng thức có vật liệu lọc và xỉ than thì kết quả cho thấy hàm lượng các chất ô nhiễm trên đã giảm đáng kể so với ban đầu khi chưa có vật liệu lọc và xỉ than xử lý. Cơng thức có khả năng xử lý chất thải tốt nhất là công thức vật liệu 4, VL4 = Cát to + Cát mịn + 50% Xỉ than. Với thứ tự sắp xếp và chiều dày lớp vật liệu theo thứ tự từ dưới lên trên là cát to:cát mịn:xỉ than=4:4:10 cm.
Qua thí nghiệm xác định khả năng sinh trưởng, phát triển cũng như khả năng chịu tải lượng ô nhiễm của các cây trồng trên chất nền là xỉ than và môi trường nước thải sinh hoạt cho thấy: Cây Dong Riềng thích hợp với ngưỡng nồng độ 50%; còn Mon Nước, Thủy Trúc, Muống Nhật, Phát Lộc thích hợp với ngưỡng nồng độ 75% - 100%. Hai loại cây phát triển tốt nhất
trên chất nền xỉ than là Thủy Trúc và Mon Nước. Vì vậy lựa chọn hai loại cây này cho thí nghiệm tiếp theo.
Sau khi nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của các công thức cây trồng trên vật liệu 4 (xỉ than, cát to, cát mịn) cho thấy:
Cơng thức có khả năng xử lý tốt nhất là cơng thức 4 gồm 2 loại cây Thủy Trúc và Mon Nước trồng trên vật liệu 4 (50% xỉ than, cát to, cát mịn).
Nếu xét riêng từng cây với từng chỉ tiêu cụ thể thì:
CT2_Mon Nước cho hiệu quả xử lý Amoni, Phốt phát là tốt nhất. Ngoài ra hiệu quả xử lý các chỉ tiêu COD, BOD5 cũng cao hơn so với CT3_Thủy Trúc. CT3_Thủy Trúc cho hiệu quả xử lý Nitrit là tốt nhất so với CT2_Mon Nước. Các công thức đều cho hiệu quả xử lý TSS là gần tương đương nhau.
2. Kiến nghị cho nghiên cứu tiếp theo
Khi xây dựng mơ hình ngồi thực tế cần biết cách sử dụng và kết hợp được các vật liệu lọc như xỉ than, cát, sỏi, đá một cách hợp lý để sử dụng trong mơ hình ĐNN nhân tạo nhằm mang lại hiệu quả xử lý cao nhất.
Tiếp tục thử nghiệm phân tích thêm một số các chỉ tiêu ơ nhiễm khác có trong nước thải sinh hoạt: coliform, sunphua, kim loại nặng, dầu mỡ… để đánh giá được toàn diện hơn về khả năng lọc của xỉ than và các vật liệu lọc, đồng thời tiếp tục thử nghiệm khả năng lọc và kết hợp xỉ than với một số vật liệu khác như đá to, sỏi to, mùn bán phân hủy, sét hạt mịn...và thay đổi chiều dày lớp vật liệu để tìm ra cơng thức vật liệu tối ưu nhất.
Cần có những nghiên cứu thêm về khả năng xử lý của các cây trồng, cây Thủy Trúc, Mon Nước với một số chỉ tiêu khác trong nước thải sinh hoạt như sunfua, nitrat, các kim loại nặng, coliform...
Cần nghiên cứu thêm các loại cây mới để làm tăng khả năng xử lý và tạo vẻ đẹp cảnh quan như cây Cỏ Nến, cây Chuối Hoa Lai, Trúc Mây, Bóng Nước, Thiết Mộc Lan, Xương Bồ...
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng Việt
[1] Nguyễn Việt Anh (2005), “Xử lý nước thải sinh hoạt bằng bãi lọc ngầm
trồng cây dòng chảy thẳng đứng trong điều kiện Việt Nam”, Trường Đại học Xây dựng.
[2] Nguyễn Việt Anh (2007), Nghiên cứu cơ sở khoa học, đề xuất lựa chọn
các giải pháp thoát nước và xử lý nước thải chi phí thấp trong điều kiện Việt Nam, NXB Xây dựng, Hà Nội.
[3] Nguyễn Đình Bảng (2004), Giáo trình các phương pháp xử lý nước thải,
NXB Khoa học tự nhiên, Hà Nội.
[4] Lê Văn Cát (2007), Xử lý nước thải giàu hợp chất nitơ và phốtpho, NXB KH Tự nhiên và Cơng nghệ.
[5] Hồng Đàn (2007), “Xử lý nước thải bằng bãi lọc trồng cây, công nghệ
mới đem lại nhiều lợi ích cho mơi trường”, Trường Đại học Tây Nguyên.
[6] Nguyễn Thế Đặng – Nguyễn Thế Hùng (1999), Giáo trình đất, NXB nông nghiệp.
[7] Trần Đức Hạ (2006), Xử lý nước thải đô thị, NXB KHKT, Hà Nội.
[8] Nguyễn Tiến Hoàng (2006), Xử lý nước thải sinh hoạt bằng phương pháp
sinh học, Trường ĐH Khoa học Huế.
[9] Trịnh Lê Hùng (1996), Kỹ thuật xử lý nước thải, NXB Giáo dục, Hà Nội. [10] Trịnh Xuân Lai (2000), Tính tốn thiết kế các cơng trình xử lý nước thải,
NXB Xây dựng, Hà Nội.
[11] Trần Văn Nhân, Ngơ Thị Nga (1999), Giáo trình cơng nghệ xử lý nước thải, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội.
[12] Lương Đức Phẩm (2000), Vi sinh vật học và an tồn vệ sinh thực phẩm, NXB Nơng nghiệp, Hà Nội.
[13] Lương Đức Phẩm (2002), Công nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp
sinh học, NXB Giáo Dục.
[14] Nguyễn Văn Phước (2007), Giáo trình xử lý nước thải sinh hoạt và công
nghiệp bằng phương pháp sinh học, NXB Xây dựng, Hà Nội.
[15] Lâm Vĩnh Sơn (2009), Bài giảng kỹ thuật xử lý nước thải, Trường Đại
học Kỹ thuật Công nghệ Thành Phố Hồ Chí Minh.
[16] Kiều Cao Thăng, Nguyễn Đức Quý (2011), “Tình hình và phương
hướng tái chế, sử dụng tro xỉ của các Nhà máy Nhiệt điện ở Việt Nam”,
Hội thảo về Tận thu thạch cao, Hội VLXD Việt Nam . [17] Trần Cẩm Vân, Bạch Phương Lan (1995), Công nghệ vi sinh và bảo vệ
môi trường, NXB Khoa học & Kỹ thuật, Trung tâm Giao lưu quốc tế về
Văn hoá, Giáo dục và Khoa học (CCES), Hà Nội.
Tài liệu tiếng Anh
[18] Dayna, Yocum (2002), Wetlands, Science and Environmental Management, University Santa Barbara of California.
[19] EPA (1988), Design Manual Constructed wetlands and aquatic plant systems for municipal wastewater treatment, United States
Environmental Protection Agency.
[20] Gupta VK, Mittal A, Krishnan L, Mittal J (2006), Adsorption treatment and recovery of the hazardous dye, Brilliant Blue FCF, over bottom ash and de-oiled soya, J Colloid Interface Sci 293(1), pp.16–26.
[21] Jan Vymazal, Lenka Kropfelova (2008), Wastewater treatment in constructed wetlands with Horizontal subsuface flow, Czech University
of Life Sciences Prague, Faculty of Environmental Sciences
[22] Sim Cheng Hua (2003), The use of constructed wetlands for wastewater
PHỤ LỤC
Phụ lục 1: Giá trị C của các thông số ô nhiễm trong nƣớc thải sinh hoạt (QCVN 14:2011/BTNMT)
STT Thông số Đơn vị Giá trị C
A B 1 pH - 5 - 9 5 - 9 2 BOD5 (200C) mg/L 30 50 3 Tổng chất rắn lơ lửng (TSS) mg/L 50 100 4 Tổng chất rắn hòa tan (TDS) mg/L 500 1000 5 Sunfua (tính theo H2S) mg/L 1,0 4,0 6 Amoni (tính theo N) mg/L 5 10
7 Nitrat (NO3-) (tính theo N) mg/L 30 50
8 Dầu mỡ động, thực vật mg/L 10 20 9 Tổng các chất hoạt động bề mặt mg/L 5 10 10 Phốtphát (tính theo P) mg/L 6 10 11 Tổng coliform MPN/100ml 3000 5000 Trong đó:
Cột A quy định giá trị C của các thông số ô nhiễm làm cơ sở tính tốn giá trị tối đa cho phép trong nước thải sinh hoạt khi thải vào các nguồn nước được dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt (có chất lượng nước tương đương cột A1 và A2 của Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt).
Cột B quy định giá trị C của các thơng số ơ nhiễm làm cơ sở tính tốn giá trị tối đa cho phép trong nước thải sinh hoạt khi thải vào các nguồn nước không dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt (có chất lượng nước tương đương cột B1 và B2 của Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước mặt hoặc vùng nước biển ven bờ).
SƠ ĐỒ MƠ HÌNH HỆ THỐNG ĐẤT NGẬP NƢỚC NHÂN TẠO
Nguồn: Trịnh Xuân Lai, 2000
Hình 1. Hệ thống ĐNN dòng chảy bề mặt
Ghi chú: Hướng của dịng chảy có thể theo phương ngang (HSSF) hay phương thẳng đứng (VSSF)
Nguồn: Trịnh Xuân Lai, 2000
Hình 2. Hệ thống ĐNN dòng chảy dưới bề mặt
Nguồn: Cooper, 1996
Hình 4. Sơ đồ hệ thống ĐNN nhân tạo dòng chảy đứng dưới bề mặt
Nguồn: Trịnh Xuân Lai, 2000
Nguồn: Trịnh Xuân Lai, 2000
Hình 6. Đường đi của các hạt rắn trong hệ thống ĐNN nhân tạo
Nguồn: Trịnh Xuân Lai, 2000
Nguồn: Trịnh Xuân Lai, 2000
Hình 8. Đường đi của phốtpho trong hệ thống ĐNN nhân tạo