CHƯƠNG 2. PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.3 Thiết bị và vật liệu nghiên cứu
2.3.3 Thiết bị mô phỏng bãi lọc trồng cây
Hình 2.5 Sơ ồ bãi l c trồng cây
1.Ống dẫn nước dòng vào 6. Tấm chắn thu nước 2.Khe chảy tràn dòng vào 7. Ngăn thu nước sau xử lý 3.Lớp sỏi cuội d= 5mm 8. Ống thoát dòng ra 4.Lớp đá dăm, kích thước15-20mm 9. Khe thu nước (H=5mm) 5. Lớp sỏi cuội d=30-40mm
Bảng 2.2 Vật liệu l c sử dụng trong bãi l c trồng cây
Vật liệu lọc Chiều cao H (mm)
vật liệu
(mm) Độ rỗng (%) Tỷ trọng
(kg/m3)
1. Sỏi cuội nhỏ 50 5 50,5 1260
2. Đá dăm 200 15÷20 52 1080
3. Sỏi cuội lớn 300 30÷40 46 1450
Hình 2.6 Thiết bị mô phỏng bãi l k ư ồng cây 2.3.3.2 Lự ch n thực ật ch bãi c trồng câ
Tác dụng xử lý các chất ô nhiễm của bãi lọc là nhờ quá trình hấp thụ do thực vật ưa nước, hoạt động của vi sinh vật, một số phản ứng quang hóa.Các cơ chế trên có tác động tương tác lẫn nhau và xảy ra đồng thời trong hệ nhưng với tốc độ biến động khá lớn theo chu kỳ thời gian.
Thực vật sử dụng được lựa chọn theo những tiêu chí sau:
+ Phát triển tốt ở điều kiện khí hậu của Việt Nam (là cây bản địa, ưa nước)
+ Rễ chùm (không gây ảnh hưởng tới hệ thống lọc) và vi sinh vật có thể bám vào như một loại giá thể tự nhiên.
+ Có khả năng vận chuyển oxy từ không khí vào môi trường đất và nước + Khả năng tích lũy dinh dưỡng cao, dễ thu hoạch.
Thực vật hấp thụ oxy qua lá, vận chuyển đến từng bộ phận của cây cho quá trình hô hấp của tế bào. Mức độ vận chuyển oxy trong cây được dễ dàng hơn với các loại cây thân thảo (có độ xốp cao - cây thân bấc). Lượng oxy dư cho hô hấp của tế bào rễ được khuếch tán vào nước. Điều kiện hiếu khí trong vùng thúc đẩy quá trình oxy hóa một số thành phần hóa học: sunfua hydro, sắt (II), mangan (II); thúc đẩy hoạt động của vi sinh vật hiếu khí (oxy hóa chất hữu cơ và amoni) [32].
Cây riềng hoa được tổ chức BORDA (Bremen Overseas Research and Development Association) đánh giá là một trong những loài thực vật phù hợp ở bãi lọc trồng cây trong hệ thống xử ly nước thải ở các nước đang phát triển theo công nghệ DEWATS ( Decentralized Wastewater Treatment in Developing Countries) [32]. Cây riềng hoa cũng được trồng ở bãi lọc trồng cây của hệ thống xử lí nước thải Bệnh viện Đa khoa Kim Bảng - tỉnh Hà Nam và Bệnh viện đa khoa Thanh Hóa (do BORDA chuyển giao công nghệ) và đã hoạt động hiệu quả từ 2007 đến nay.
Với tiêu chí đó cây riềng hoa (Canna lily Hình 2.7) có rễ chùm thuộc họ riềng được lựa chọn. Đặc điểm nổi bật của câ ềng là thân cây có độ xốp lớn, rễ chùm (gồm nhiều sợi nhỏ). Với cấu trúc như vậy, việc vận chuyển oxy từ lá qua thân đến rễ rất thuận lợi. Từ rễ oxy thâm nhập vào môi trường đất, nước xung quanh. Môi trường ở vùng rễ chứa nhiều oxy tạo điều kiện tốt cho vi sinh vật hiếu khí phát triển. Kết quả là ở bãi lọc trồng riềng hoa tồn tại đồng thời các điều kiện môi trường: hiếu khí, thiếu khí và yếm khí. Trong môi trường đó các quá trình xử lý hợp chất hữu cơ, nitơ, photpho xảy ra. Rễ cây phát triển là lớp lọc khi nước chảy qua và đóng vai trò chất mang cho vi sinh vật.
2.3.3.3 H ạt hó bãi c trồng câ
Thực vật được lựa chọn là cây riềng hoa (Canna lily) với độ tuổi: 2 lá mầm, mật độ trồng 20cm 1 cây. Nước rác đưa vào để hoạt hóa “bãi lọc” có thành phần trong Bảng 2.3. Nước rác sau lọc thiếu khí được đưa vào bãi lọc bằng bơm định lượng và chạy không tải 10 ngày. Sau đó nạp với vận tốc 4 lít/giờ. Thiết bị được hoạt hóa trong 60 ngày, mẫu dòng ra lấy 2 ngày/lần. Thiết bị được đưa vào nghiên cứu khi hiệu quả xử lý đã ổn định Bảng 2.3.
Bảng 2.3 Hiệu qu xử ý ng g ạn hoạt hoá của bể l c trồng cây Chỉ tiêu Dòng vào
(mg/l)
Dòng ra (mg/l)
Hiệu quả xử lý%
BOD5 140÷160 32÷56 40÷80
COD 340÷380 224÷272 20÷41
TN 23,5÷27,7 6,9÷12.9 45÷75
TP 3,3÷ 5,6 0,55÷1,9 30÷66
Hình 2.7 Cây riềng hoa (Canna lily)
Hình 2.8 (a) Thiết bị mô phỏng g ạn hoạt hóa
Hình 2.8 (b) Thiết bị mô phỏng g ạn vận hành 2.3.3.4Điều kiện thí nghiệm
+ Thiết bị để ngoài trời có mái che (tránh mưa)
+ Thực vật trồng trên bãi lọc ở giai đoạn trưởng thành + Cứ 7 tuần nghiên cứu, giềng hoa được cắt tỉa một lần - Xác định tải thủy lực, hữu cơ, N, P
Nhiệm vụ chủ yếu của bãi lọc trồng cây là xử lý nốt phần hữu cơ, amoni trong nước rác sau giai đoạn xử lý yếm - thiếu khí (dù còn thấp nhưng chưa đạt tiêu chuẩn thải). Bãi lọc trồng cây sau khi được hoạt hóa ổn định sẽ được cấp nước rác đã xử lý sau giai đoạn thiếu khí vào để nghiên cứu với các điều kiện sau :
- Lưu lượng nước đưa vào bãi lọc được điều chỉnh bằng bơm định lượng và tùy thuộc vào thời gian lưu được chọn ở 48, 54, 60, 72 và 96 giờ.
- Tải lượng hữu cơ xác định theo giá trị COD ra khỏi thiêt bị xử lý thiếu khí : COD, biến động từ 363-506mg/l.
- Để khảo sát năng lực tải nitơ của bãi lọc trồng cây dòng ra sau xử lý thiếu khí được bổ sung NH + dưới dạng amonsunfat sao cho TN có giá trị từ 80,6-128 mg/l.
- Đối với Photpho còn rất thấp (TP từ 9-13,8mg/l) và không phải là nhiệm vụ khử chính của bãi lọc trồng cây nên không cần bổ sung.