Công thức Màu sắc Mùi pH
3 ngày 5 ngày 3 ngày 5 ngày 3 ngày 5 ngày
Ban đầu Nâu sáng, vẩn đục
Nâu sáng,
vẩn đục Mùi hôi Mùi hôi 6,73 6,73 Đối chứng Nâu sáng,
vẩn đục
Nâu sáng,
vẩn đục Mùi hôi Mùi hôi 6,67 6,32 VL2 Nâu sáng,
ít vẩn đục Trong nhẹ Hơi nhẹ Hôi nhẹ 6,41 6,10 VL3 Nâu sáng,
ít vẩn đục Trong nhẹ Hơi nhẹ Hôi nhẹ 6,45 6,21 VL4 Nâu sáng,
VL5 Nâu sáng,
ít vẩn đục Trong nhẹ Hôi nhẹ Hôi nhẹ 7,32 7,78
QCVN 14:2011
Cột B - - 5 – 9
Từ bảng 3.10 cho thấy, sau 3 ngày xử lý, hiệu quả lọc của các công thức tốt hơn cơng thức đối chứng, tuy nhiên hiệu quả vẫn cịn thấp. Sau 5 ngày, màu và mùi ban đầu gần như đã giảm gần hết, ở công thức đối chứng khơng có sự thay đổi gì so với ban đầu. Chỉ tiêu pH vẫn nằm trong giới hạn cho phép từ 6,73 – 7,98. Vì vậy, hiệu quả xử lý một số chỉ tiêu vật lý bằng các công thức vật liệu lọc cũng như xỉ than rất khả quan.
Mặc dù đã giảm được một lượng lớn hàm lượng các chất ô nhiễm, tuy nhiên vẫn chưa đáp ứng được tiêu chuẩn thải theo QCVN 14:2011, bởi quá trình xử lý ở đây chủ yếu là quá trình yếm khí, thiếu oxy trong điều kiện mơ hình nhỏ hẹp. Do vậy nên trồng thêm một số loại cây trong mơ hình để có thể cung cấp oxy tốt hơn cho quá trình xử lý nhằm đạt hiệu suất xử lý cao hơn.
Qua q trình phân tích, nghiên cứu ta có thể thấy cơng thức có khả năng xử lý chất thải tốt nhất là công thức vật liệu 4, đây là công thức tối ưu nhất trong tất cả 5 công thức trên. Công thức vật liệu 4 (VL4) là công thức gồm sự kết hợp của các vật liệu lọc cát to, cát mịn và 50% xỉ than làm chất nền. Thứ tự sắp xếp của các vật liệu từ dưới lên trên là cát to, cát mịn, xỉ than với chiều dày lớp vật liệu lần lượt là 4:4:10 cm. Vì vậy tiến hành sử dụng vật liệu 4 có chất nền là xỉ than cho các thử nghiệm tiếp theo.
3.4. Kết quả thử nghiệm trồng các loại thực vật thủy sinh khác nhau trên môi trƣờng nền của xỉ than môi trƣờng nền của xỉ than
Mỗi lồi thực vật có thể thích nghi ở những mơi trường khác nhau và có rất nhiều lồi thực vật khơng những có thể sống và phát triển trên những mơi trường ô nhiễm như ô nhiễm do NTSH, nước thải chăn ni... mà cịn có khả
năng loại bỏ các chất ô nhiễm ra khỏi môi trường. Trên cơ sở chọn lựa những cây có khả năng sống ở những vùng ẩm ướt, dễ tìm, có giá trị thẩm mĩ và có khả năng XLNT sinh hoạt. Mỗi lồi thực vật có khả năng chống chịu mức độ ơ nhiễm khác nhau có thể phát triển tốt, cũng có thể chậm sinh trưởng, tỷ lệ cây chết cao. Vì vậy, các chỉ tiêu về sinh trưởng và phát triển của cây như: chiều cao cây, số lá, số rễ… thể hiện sự phản ứng của chúng đối với môi trường mà chúng đang sống.
3.4.1. Xác định lượng nước và nồng độ COD đầu vào của thí nghiệm
Bảng 3.11. Lƣợng nƣớc cần pha tƣơng ứng với các nồng độ cần STT Tỉ lệ pha (%) W0 (lít) W (lít) Nồng độ COD 1 25 5 16 320 2 50 5 5,16 640 3 75 5 1,70 960 4 100 5 0 1280
Sau pha lỗng tải lượng COD dịng vào trước xử lý ở các công thức như sau: Nồng độ 1: ND1 - Hàm lượng COD 25% so với đậm đặc
Nồng độ 2: ND2 - Hàm lượng COD 50% so với đậm đặc Nồng độ 3: ND3 - Hàm lượng COD 75% so với đậm đặc Nồng độ 4: ND4 - Hàm lượng COD 100% đậm đặc
3.4.2. Biểu hiện kiểu hình của các loại cây trồng tham gia thí nghiệm
Thí nghiệm được tiến hành ở bốn mức nồng độ khác nhau tương ứng với 4 giai đoạn, thời gian thử nghiệm mỗi giai đoạn là 10 ngày, sau 10 ngày đo đếm một lần. Qua thời gian theo dõi sự phát triển của cây, mỗi loại cây thích ứng khác nhau và biểu hiện hình thái cũng khác nhau. Qua hình thái của cây ta phần nào đánh giá được mơi trường sống và sự thích nghi của lồi đó. Sau 40 ngày tiến hành thí nghiệm trồng 5 loại cây Thủy Trúc, Mon Nước, Phát Lộc, Dong Riềng và Muống Nhật trên vật liệu 4 có chất nền là xỉ than đã được lựa chọn là công thức vật liệu tối ưu nhất ta có được kết quả như sau:
Bảng 3.12. Sự biểu hiện hình thái màu sắc lá của các loại cây thí nghiệm Loại cây 10 ngày Loại cây 10 ngày
(25%) 20 ngày (50%) 30 ngày (75%) 40 ngày (100%) Thủy Trúc - + + +
Dong Riềng - Lá vàng Màu tro (héo)
Mon Nước - + + +
Phát Lộc + - Vàng ở lá gốc Vàng (héo viền lá)
Muống Nhật - + + +
Chú giải: (+): màu xanh thấm, (-): màu xanh nhạt.
Các kết quả này cho thấy các loại cây trồng trong các cơng thức thí nghiệm đã thích nghi với mơi trường nền là xỉ than và nồng độ COD của nước thải sinh hoạt đưa vào, phát triển tốt là Thủy Trúc, Mon Nước, Muống Nhật, còn Dong Riềng và Phát Lộc sinh trưởng chậm, thích nghi kém. Cây Dong Riềng thích hợp với ngưỡng nồng độ 50%; còn cây Mon Nước, Phát Lộc, Thủy Trúc, Muống Nhật thích hợp với ngưỡng nồng độ 75% - 100%.
3.4.3. Tỷ lệ sống của các loại cây tham gia thí nghiệm
Bảng 3.13. Tỷ lệ sống và chết của các loại cây trồng Loại Loại
cây
10 ngày 20 ngày 30 ngày 40 ngày Tỷ lệ (%) Sống Chết Sống Chết Sống Chết Sống Chết Sống Chết Thủy Trúc s 0 s 0 s 0 s 0 100 - Dong Riềng s 0 Lá vàng 0 Lá héo 0 Chết 33,33 66,67 Mon Nước s 0 s 0 s 0 s 0 100 - Phát Lộc s 0 s 0 Vàng lá gốc 0 Héo lá 0 100 - Muống Nhật s 0 s 0 s 0 s 0 100 - Chú giải: (s): ký kiệu là sống
Qua bảng 3.13 ta thấy, sau 40 ngày trồng cây ở mức nồng độ COD cao nhất xuất hiện hiện tượng cây chết, đó là cây Dong Riềng với tỷ lệ cây chết
khá cao 4/6 cây (chiếm 66,67%). Các cây cịn lại vẫn có khả năng thích nghi được tuy nhiên tốc độ sinh trưởng chậm lại như cây Muống Nhật và Phát Lộc. Riêng cây Thủy trúc và Mon Nước vẫn phát triển và thích nghi tốt. Chứng tỏ, khi nồng độ COD tăng cao đã ảnh hưởng tới sự sinh trưởng và phát triển của cây, các loại cây chịu được nồng độ COD khác nhau nên có cây phát triển được và cũng có loại cây khơng thích nghi chậm phát triển hoặc chết đi.
3.4.4. Khả năng sinh trưởng của các loại cây ở các cơng thức thí nghiệm
3.4.4.1. Chiều cao và tốc độ tăng trưởng chiều cao của các loại cây
Trong quá trình sống, cây hấp thu các chất dinh dưỡng để sinh trưởng và phát triển, tăng về chiều cao cũng như năng suất của cây. Chiều cao của cây thể hiện một phần sự tích lũy các chất trong cây. Chính vì vậy, khi đánh giá sự sinh trưởng và phát triển của cây, người ta thường xét tới chiều cao của cây. Với nồng độ các chất ô nhiễm khác nhau trong nước thải sinh hoạt ảnh hưởng khác nhau đến chiều cao cây.
Bảng 3.14. Chiều cao của các loại cây qua thời gian thí nghiệm Loại cây Chiều cao cây sau trồng (cm) Loại cây Chiều cao cây sau trồng (cm)
Ban đầu 10 ngày 20 ngày 30 ngày 40 ngày
Thủy Trúc 6,6 18,8 34,4 44,8 50,3
Dong Riềng 35,5 30 24,6 19,5 8,7
Mon Nước 0 15,2 34,8 42 48,4
Phát Lộc 48,0 48,0 52,4 52,4 52,4
Muống Nhật 25,5 28,7 30,9 32 34,7
Qua bảng 3.14 ta thấy: Chiều cao của các cây trồng đều tăng qua các giai đoạn thời gian khác nhau, trừ cây Dong Riềng chiều cao giảm. Đặc biệt, ở giai đoạn 10 ngày đầu thí nghiệm, chiều cao của cây tăng nhưng đến giai đoạn thời gian sau chiều cao của các cây chững lại không phát triển được hoặc phát triển chậm lại và một số cây bị chết như cây Dong Riềng.
Ở giai đoạn 10 ngày đầu: Kết quả cho thấy chiều cao sau 10 ngày của các cây đều tăng trừ Dong Riềng chiều cao giảm và Phát Lộc gần như không
thay đổi chiều cao, có 2 loại cây có tốc độ phát triển chiều cao khá nổi bật như: Mon Nước, Thủy Trúc.
- Mon Nước: Chiều cao từ giai đoạn lá mầm tăng lên 15,2 cm.
- Thủy Trúc: Chiều cao tăng từ 6,6 – 18,8 cm, tăng 12,2 cm.
- Muống Nhật: Chiều cao tăng từ 25,5 – 28,7 cm, tăng 3,2 cm.
Ở giai đoạn 20 ngày: Kết quả cho thấy: Cây Dong Riềng chiều cao vẫn giảm, cây xuất hiện dấu hiệu vàng lá. Cây Phát Lộc chiều cao tăng từ 48 – 52,4 cm, tăng 4,4 cm. Cây Thủy Trúc chiều cao tăng sau 10 ngày tiếp theo, tăng lên 15,6 cm (từ 18,8 – 34,4 cm), chiều cao tăng so với 10 ngày đầu là 3,4cm. Cây Mon Nước chiều cao tăng 19,6 cm (từ 15,2 – 34,8 cm). Chiều cao của cây 10 ngày sau so với 10 ngày trước tăng 4,4 cm. Cây Muống Nhật tăng 2,2 cm (từ 28,8 – 30,9 cm), chiều cao tăng trong giai đoạn này giảm so với giai đoạn 10 ngày đầu là 1,0 cm.
Ở giai đoạn 30 ngày: Kết quả như sau: Cây Phát Lộc đã ngừng tăng trưởng về chiều cao. Cây Dong Riềng chiều cao giảm do lá cây héo, cây có dấu hiệu úng nước. Các cây còn lại vẫn tăng trưởng về chiều cao nhưng tốc độ tăng trưởng có giảm so với giai đoạn 20 ngày cụ thể như sau:
- Cây Muống Nhật tăng 1,1 cm (tăng từ 30,9 – 32 cm), chiều cao tăng giảm so với giai đoạn 20 ngày là 1,1 cm.
- Cây Mon Nước tăng 7,2 cm (tăng từ 34,8 – 42 cm), chiều cao tăng trong giai đoạn này giảm so với giai đoạn 20 ngày là 12,4 cm.
- Cây Thủy Trúc tăng 10,4 cm (tăng từ 34,4 – 44,8 cm), chiều cao tăng trong giai đoạn 30 ngày giảm so với giai đoạn 20 ngày là 5,2 cm.
Giai đoạn thứ 40 ngày: Sau 40 ngày trồng cây, đã có một số cây có hiện tượng chết khiến tốc độ tăng trưởng đạt giá trị âm cụ thể:
- Cây Dong Riềng giảm 10,8 cm (từ 19,5 cm giảm xuống còn 8,7 cm). chiều cao của cây giảm là do ở các ơ thí nghiệm cây đã bị chết.
- Cây Phát Lộc chiều cao vẫn không thay đổi.
- Cây Muống Nhật chiều cao có tăng từ 32 – 34,7 cm, tăng 2,7 cm.
Riêng cây Mon Nước và Thủy Trúc vẫn tăng trưởng chiều cao tuy nhiên chiều cao cây tăng giảm so với giai đoạn trước. Cây Mon Nước tăng 6,4 cm (từ 42 – 48,4 cm), chiều cao cây vẫn tăng nhưng giảm so với giai đoạn 30 ngày là 0,8 cm. Cây Thủy Trúc chiều cao tăng 5,5 cm giảm so với giai đoạn 30 ngày là 4,9 cm.
Tất cả những điều trên cho thấy sự tăng trưởng chiều cao của cây đều chịu ảnh hưởng của hàm lượng các chất ô nhiễm trong nước thải qua thời gian khác nhau và mức khả năng chống chịu cũng như thích nghi với môi trường nền là xỉ than và nồng độ nước thải đầu vào. Có cây sống, thích nghi và phát triển nhưng cũng có cây khơng chống chịu được, phát triển chậm hoặc không phát triển và chết.
Bảng 3.15. Tốc độ tăng trƣởng chiều cao của các loại cây qua các lần đo
Loại cây Giai đoạn (cm/ngày)
0 – 10 10 – 20 20 – 30 30 – 40 Thủy Trúc 1,22 1,56 1,04 0,55 Dong Riềng 0 0 0 0 Mon Nước 1,52 1,96 0,72 0,64 Phát Lộc 0 0,44 0 0 Muống Nhật 0,32 0,22 0,11 0,27
Qua bảng 3.15 ta thấy tốc độ tăng trưởng của các cây tham gia thí nghiệm
trong các giai đoạn có sự khác nhau. Cây Dong Riềng gần như khơng phát triển, có hiện tượng vàng lá, héo lá, giai đoạn cuối một số cây chết.
Cây Thủy Trúc, ở giai đoạn 10 ngày đầu tốc độ tăng chiều cao là 1,22 cm/ngày, giai đoạn 20 ngày tốc độ tăng là 1,56cm/ngày tăng so với giai đoạn 10 ngày là 0,34cm/ngày. Qua các giai đoạn sau, tốc độ tăng trưởng càng chậm lại, giai đoạn 30 ngày tốc độ còn 1,04cm/ngày, giai đoạn 40 ngày tiếp tục giảm tốc độ chỉ còn 0,55cm/ngày.
Cây Mon Nước có tốc độ tăng trưởng chiều cao khá nhanh 1,52cm/ngày, giai đoạn 20 ngày cây vẫn phát triển và tăng trưởng nhanh với tốc độ 1,96 cm/ngày. Giai đoạn sau cây vẫn tăng trưởng và phát triển nhưng tốc độ giảm xuống còn 0,72cm/ngày giai đoạn 30 ngày và 0,64cm/ngày giai đoạn 40 ngày. Cây Phát Lộc ở giai đoạn đầu không tăng trưởng chiều cao, giai đoạn 20 ngày chiều cao cây tăng trưởng với tốc độ 0,44cm/ngày. Sang các giai đoạn 30 ngày, 40 ngày cây chững lại và không phát triển nữa.
Cây Muống Nhật có tốc độ tăng trưởng đồng đều qua các giai đoạn. Tốc độ tăng trưởng giảm dần từ 0,32cm/ngày ở giai đoạn 10 ngày đầu xuống 0,22 cm/ngày ở giai đoạn 20 ngày, giảm 0,1cm/ngày so với giai đoạn đầu và tiếp tục giảm xuống 0,11cm/ngày ở giai đoạn 30 ngày, giảm 0,11cm/ngày so với giai đoạn 20 ngày. Tuy nhiên, giai đoạn 40 ngày cây lại tăng trưởng chiều cao với tốc độ 0,27cm/ngày, tăng 0,16cm/ngày so với giai đoạn 30 ngày.
Cây Mon Nước, Thủy Trúc và Muống Nhật có tốc độ tăng trưởng nhanh, qua các giai đoạn thí nghiệm thì tốc độ chậm lại. Tuy vậy, chúng vẫn là những loại cây thích ứng và phát triển được trong mơi trường nền là xỉ than và nước thải sinh hoạt có nồng độ các chất ô nhiễm cao.
3.4.4.2. Số lá của các loại cây tham gia thí nghiệm
Đối với các loại cây trồng nói chung thì lá là cơ quan làm nhiệm vụ quang hợp của cây, 95% năng suất của cây là do sản phẩm quang hợp tạo ra, vì vậy số lá trên cây, thời gian tồn tại của bộ lá có vai trị rất quan trọng trong việc xác định sự phù hợp của cây với mơi trường mà nó đang sống.
Số lá trên cây ngồi phụ thuộc đặc tính di truyền của giống cịn phụ thuộc vào hàm lượng các chất trong mơi trường mà nó sống và phần nào phản ánh mơi trường mà nó đang sống. Qua thời gian thí nghiệm ta có kết quả như sau:
Bảng 3.16. Số lá qua thời gian theo dõi thí nghiệm (đơn vị: lá) Sau trồng Sau trồng
Loại cây Ban đầu 10 ngày 20 ngày 30 ngày 40 ngày
Thủy Trúc 6 8 10 11 11 Dong Riềng 4 3 2 2 0 Mon Nước 2 3 5 7 8 Phát Lộc 15 17 19 17 16 Muống Nhật 6 6 7 8 8
Theo bảng 3.16 ta thấy rằng số lá của các cây tham gia thí nghiệm so với ban đầu có sự thay đổi.
Số lượng lá của các cây tăng khá nhanh trong giai đoạn 10, 20 ngày. Riêng cây Dong Riềng số lượng lá giảm dần.
Giai đoạn 30 ngày ta thấy có sự phân hóa rõ rệt, số lá của các cây vẫn tăng lên như ở cây Mon Nước từ 5 lá lên 7 lá. Tuy nhiên cây Phát Lộc, cây Dong Riềng có hiện tượng giảm số lượng lá cụ thể là giảm từ 19 lá xuống còn 17 ở cây Phát Lộc và từ 3 lá xuống 2 lá ở cây Dong Riềng do số lá trên cây có hiện tượng lá vàng, héo úa và rụng. Cây Thủy Trúc và Muống Nhật số lá tăng nhẹ không đáng kể.
Giai đoạn 40 ngày, số lá của các cây thí nghiệm có sự thay đổi. Cây Dong Riềng số lá giảm mạnh từ 2 lá xuống 0 lá do số lượng cá thể cây khơng thích ứng được với môi trường nền của xỉ than và nước thải sinh hoạt, cây bị chết đi. Cây Phát Lộc số lá giảm nhẹ do lá trên cây bị úa vàng, héo và rụng. Cây Thủy Trúc và Muống Nhật số lá vẫn giữ nguyên không thay đổi. Cây Mon Nước số lá tăng nhẹ.
3.4.4.3. Số rễ và chiều dài rễ của các loại cây thí nghiệm
Rễ cây là bộ phận của cây nằm trong đất, rễ có có 2 dạng rễ chính là rễ cọc và rễ chùm. Rễ có tác dụng hút và vận chuyển các chất khoáng và các chất dinh dưỡng trong đất cung cấp để nuôi dưỡng cho cây. Số rễ và chiều dài của