Đây là phƣơng pháp sử dụng phổ biến để làm sạch nƣớc thải, phƣơng pháp này có thể làm sạch nƣớc thải một cách triệt để đảm bảo tiêu chuẩn thải ra môi trƣờng. Bản chất của phƣơng pháp xử lý sinh học trong quá trình xử lý nƣớc thải là sử dụng khả năng sống và hoạt động của các vi sinh vật có ích để phân hủy các chất hữu cơ và các thành phần ô nhiễm trong nƣớc thải. Các quá trình xử lý sinh học chủ yếu có năm nhóm chính: quá trình hiếu khí, quá trình trung gian anoxic, quá trình kị khí, quá trình kết hợp hiếu khí - trung gian anoxic - kị khí. Dựa vào bản chất của phƣơng pháp xử lý hiếu khí, phƣơng pháp xử lý yếm khí và phƣơng pháp xử lý hỗn hợp. Theo công nghệ xử lý, ngƣời ta chia ra các phƣơng pháp xử lý nhƣ sau:
Học viên Dương Văn Vinh 22 a, Phương pháp xử lý tự nhiên
Bản chất của phƣơng pháp này là nƣớc thải tự làm sạch ở các lƣu vực chứa dƣới tác dụng của vi sinh vật và các thực vật thủy sinh có sẵn trong tự nhiên. Phƣơng pháp này bao gồm:
● Cánh đồng lọc
Bản chất của phƣơng pháp này là sử dụng khu hệ vi sinh vật tự nhiên có trong đất kết hợp với canh tác. Phƣơng pháp này có hiệu quả kinh tế cao, không phải đầu tƣ hoặc đầu tƣ ít, không tốn năng lƣợng.
● Hồ sinh học
Hồ sinh học là các thủy vực tự nhiên hoặc nhân tạo, không lớn. Trong hồ sinh học diễn ra quá trình oxy hóa các chất bẩn hữu cơ nhờ các loài vi khuẩn, tảo và các loài thủy sinh vật khác.
b, Phương pháp xử lý nhân tạo
Bản chất của quá trình xử lý hiếu khí diễn ra theo cơ chế oxy hóa với các tác nhân là vi sinh vật. Các vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ và một số khoáng chất làm nguồn dinh dƣỡng và tạo năng lƣợng. Quá trình phân hủy các chất hữu cơ nhờ các vi sinh vật gọi là quá trình oxy hóa. Nƣớc thải đƣợc xử lý bằng phƣơng pháp sinh học đƣợc đặc trƣng bởi chỉ tiêu BOD5, COD.
Phƣơng trình các phản ứng tổng hợp của quá trình oxy hóa sinh hóa ở điều kiện hiếu khí có dạng tổng quát:
CxHyOzN + (x + y/4 - z/2 – 3/4) O2 => x CO2 + NH3 + (y-3)/2 H2O
CxHyOzN + NH3 + (x + y/4 - z/2 - 3/4)O2 => 2C5O7NO2 + (x-10)CO2 + (y-11)/2 H2O
Điểm khác cơ bản của phƣơng pháp xử lý sinh học hiếu khí cƣỡng bức so với phƣơng pháp xử lý tự nhiên ở 2 điểm:
- Oxy đƣợc cung cấp cho quá trình xử lý cƣỡng bức nhờ các hệ thống máy nén khí, guồng hoặc bơm hồi lƣu qua dàn mƣa…
- Vi sinh vật sử dụng là tổ hợp vi sinh vật có trong bùn hoạt tính đƣợc đƣa vào bằng cách quay vòng bùn.
Học viên Dương Văn Vinh 23
c, Một số loài thực vật có khả năng xử lý ô nhiễm nước sông, hồ
Xử lý nƣớc thải bằng các loại thực vật thủy sinh nổi trên mặt nƣớc đã và đang đƣợc áp dụng tại nhiều nơi trên thế giới với ƣu điểm là rẻ tiền, dễ vận hành đồng thời mức độ xử lý ô nhiễm cao. Đây là công nghệ xử lý nƣớc thải trong điều kiện tự nhiên, thân thiện với môi trƣờng, 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 trƣờng, hệ sinh thái của địa phƣơng.
Việt Nam là nƣớc nhiệt đới, khí hậu nóng ẩm, rất thích hợp cho sự phát triển của các loại thực vật thủy sinh nổi trên mặt nƣớc. Việc sử dụng thực vật thủy sinh để giảm thiểu ô nhiễm nƣớc hồ đã đƣợc các nhà khoa học nghiên cứu từ lâu và đƣợc thực nghiệm thành công tại nhiều nơi với nhiều loại cây phổ biến nhƣ: bèo lục bình, bèo tấm, bào cái, bèo ong, lau sậy, cỏ hến, cỏ lác, tóc tiên, sen, súng, rong đuôi chó, cây thủy trúc, hoa loa kèn…
Trong quá trình sinh trƣởng, một mặt cây thủy sinh hút thu các chất dinh dƣỡng để tạo sinh khối, mặt khác rễ của chúng là nơi cƣ trú cho các loại VSV có khả năng phân giải, đồng hóa các chất ô nhiễm [18].
Học viên Dương Văn Vinh 24
Khung 1. Một số loài thực vật thủy sinh tiêu biểu trong xử lý môi trƣờng
Loại Tên thông thƣờng Tên khoa học
Thuỷ sinh thực vật sống chìm
Hydrilla Hydrilla verticillata
Water milfoil Myriophyllum
spicatum
Blyxa Blyxa aubertii
Thuỷ sinh thực vật sống trôi nổi
Lục bình Eichhornia
crassipes (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Bèo tấm Wolfia arrhiga
Bèo tai tƣợng Pistia stratiotes
Salvinia Salvinia spp
Thuỷ sinh thực vật sống nổi
Cattails Typha spp
Bulrush Scirpus spp
Sậy Phragmites
communis
Thủy thực vật sống chìm: Loại thủy thực vật này phát triển dƣới mặt nƣớc và chỉ phát triển đƣợc ở các nguồn nƣớc có đủ ánh sáng. Chúng gây nên các tác hại nhƣ làm tăng độ đục của nguồn nƣớc, ngăn cản sự khuyếch tán của ánh sáng vào nƣớc. Do đó, các loài thủy sinh thực vật này không hiệu quả trong việc làm sạch các chất thải.
Thủy thực vật sống trôi nổi: Rễ của loại thực vật này không bám vào đất mà lơ lửng trên mặt nƣớc, thân và lá phát triển trên mặt nƣớc. Chúng trôi nổi trên mặt nƣớc theo gió và dòng nƣớc, rễ của chúng tạo điều kiện cho vi khuẩn bám vào để phân hủy các chất thải.
Thủy thực vật sống nổi: Loại thủy thực vật này có rễ bám vào đất nhƣng thân và lá phát triển trên mặt nƣớc. Loại này thƣờng sống ở những nơi có chế độ thủy triều ổn định.
Học viên Dương Văn Vinh 25
Khung 2. Vai trò các phần của thực vật thuỷ sinh trong các hệ thống xử lý
Phần cơ thể Nhiệm vụ
Rễ và/hoặc thân Là giá bám cho vi khuẩn phát triển Lọc và hấp thu chất rắn
Thân và /hoặc lá ở mặt nƣớc hoặc phía trên mặt nƣớc
Hấp thu ánh mặt trời do đó ngăn cản sự phát triển của tảo Làm giảm ảnh hƣởng của gió lên bề mặt xử lý
Làm giảm sự trao đổi giữa nƣớc và khí quyển
● Bèo lục bình
Cây bèo lục bình xuất xứ từ châu Nam Mỹ, du nhập Việt Nam khoảng năm 1905 [45], do đó trong tiếng Việt bèo lục bình còn có tên là bèo tây. Bèo có tên là lục bình do cuống lá phình lên giống lọ lục bình.
Cây bèo lục bình mọc cao khoảng 30cm với dạng lá hình tròn, màu xanh lục, láng và nhẵn mặt. Lá cuốn vào nhau nhƣ những cánh hoa. Cuống lá nở phình ra nhƣ bong bóng xốp ruột giúp cây bèo nổi trên mặt nƣớc. Ba lá đài giống nhƣ ba cánh. Rễ bèo trông nhƣ lông vũ sắc đen buông rủ xuống nƣớc, dài đến 1m.
Sang hè cây bèo nở hoa sắc tím nhạt, điểm chấm màu lam, cánh hoa trên có 1 đốt vàng. Có 6 nhụy gồm 3 dài, 3 ngắn. Bầu thƣợng 3 ô đựng nhiều noãn, quả nang. Dò hoa đứng thẳng đƣa hoa vƣơn cao lên khỏi túm lá. Cây bèo lục bình sinh sản rất nhanh nên dễ làm nghẽn ao hồ, kênh rạch.
Hiện nay, bèo lục bình đã đƣợc sử dụng để xử lý nƣớc thải tại một số hồ và đạt hiệu quả cao, nhƣ xử lý ô nhiễm hồ Thác Gián - Vĩnh Trung - Đà Nẵng. Bèo lục bình (Eichhorina crassipes) có khả năng hấp thụ mạnh các chất dinh dƣỡng, phân giải và đồng hoá các chất bẩn trong môi trƣờng nƣớc là nhờ vi sinh vật bám trên thân và rễ của chúng. Sử dụng hệ thực vật thủy sinh và VSV để xử lý nƣớc thải là phƣơng pháp đơn giản, có thể áp dụng xử lý cho quy mô lớn, với chi phí thấp và thân thiện với môi trƣờng.
Học viên Dương Văn Vinh 26 ● Cây lau sậy
Phƣơng pháp sử dụng lau sậy để xử lý nƣớc thải là một hƣớng đi mới. Phƣơng pháp này do Giáo sƣ Kathe Seidel ngƣời Đức đƣa ra từ những năm 60 của thế kỷ 20 và một số các nhà nghiên cứu về môi trƣờng của Việt Nam trong những năm gần đây. Khi nghiên cứu khả năng phân huỷ các chất hữu cơ của cây cối, ông nhận thấy điểm mạnh của phƣơng pháp này chính là tác dụng đồng thời giữa rễ, cây và các vi sinh vật tập trung quanh rễ. Trong đó, loại cây có nhiều ƣu điểm nhất là lau sậy. Phƣơng pháp sử dụng lau sậy để xử lý nƣớc thải là một phƣơng pháp đầy triển vọng bởi lau sậy có thể phát triển rất nhanh và ngay cả dƣới nhiệt độ khắc nghiệt nhƣ khi nó bị chôn vùi trong tuyết.
Cơ chế của phương pháp sử dụng lau sậy:
Cơ chế xử lý nƣớc thải bằng phƣơng pháp sử dụng bãi lau sậy là rất phức tạp, nó bao gồm nhiều cơ chế khác nhau. Nhƣng tựu chung lại có thể tóm tắt nhƣ sau: nó dựa trên sự tác động đồng thời của bộ rễ, cây và hệ sinh vật có trong đất. Bộ rễ cây sẽ cung cấp oxy cho các vi sinh vật sống trong đất hoạt động oxy hóa phân hủy các hợp chất hữu cơ, các kim loại nặng có trong nƣớc, trong đất và các các hợp chất hữu cơ, kim loại nặng một phần sẽ đi vào cơ thể của các loài vi sinh vật, các loài sinh vật này có thể sử dụng các chất này nhƣ một chất dinh dƣỡng hoặc có thể chỉ là hấp thu vào cơ thể chúng, một phần khác sẽ đƣợc rễ, thân của cây lau sậy hấp thu [42]. Ngoài ra thân cây và bộ rễ của các cây lau sậy kết hợp thành một lớp đệm đóng vài trò nhƣ một lớp lọc, khi nƣớc thải đi qua lớp đệm này nó sẽ đƣợc lọc sạch các chất cặn lơ lửng. Bộ rễ của lau sậy rất phát triển do vậy nhờ bộ rễ này mà khả năng hấp thu các chất dƣỡng của lau sậy rất lớn, nhờ đó khả năng làm sạch nƣớc thải khi sử dụng lau sậy là tƣơng đối cao.
Ưu nhược điểm của phương pháp sử dụng lau sậy:
Ƣu điểm:
+ Giống nhƣ các phƣơng pháp sinh học khác thì phƣơng pháp sử dụng lau sậy có ƣu điểm là thân thiện với môi trƣờng. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Học viên Dương Văn Vinh 27
các loài chim cƣ trú, tạo một khu vực xanh cho nhà máy.
+ Chi phí thực hiện thấp, không phải sử dụng điện năng hoặc hóa chất. + Hệ thống này không sản sinh ra mùi hôi và tiếng ồn.
+ Xử lý kim loại nặng hiệu quả. + Có thể xử lý nƣớc thải có lƣu lƣợng lớn.
Nhƣợc điểm:
+ Yêu cầu diện tích xử lý lớn, do vậy không phù hợp với đối với các nhà máy nhỏ.
Triển vọng ứng dụng phương pháp lau sậy ở Việt Nam:
Triển vọng ứng dụng phƣơng pháp lau sậy ở Việt Nam là rất lớn. Với ƣu thế là nƣớc có điều kiện khí hậu và địa hình phù hợp để lau sậy có khả năng phát triển mạnh. Nhƣ đã nêu ở trên thì phƣơng pháp này tƣơng đối hiệu quả mà chi phí thực hiện lại thấp, đây là một điểm quan trọng đối với một nƣớc đang phát triển và còn nghèo nhƣ Việt Nam. Hơn nữa phƣơng pháp này còn rất thân thiện với môi trƣờng có thể tạo ra một môi trƣờng xanh xung quanh các nhà máy, nhờ đó làm môi trƣờng không những của nhà máy mà còn cả các vùng lân cận xung quanh nhà máy trong sạch hơn. Với tình hình hiện nay đối với các nhà máy có mặt bằng rộng, khi xử lý nƣớc thải thƣờng phải sử dụng những phƣơng pháp hóa lý vừa đắt tiền lại vừa phải xử lý các chất thải thứ cấp sinh ra sau quá trình xử lý, do vậy phƣơng pháp lau sậy là một phƣơng pháp thay thế khá hiệu quả và thích hợp.
Học viên Dương Văn Vinh 28
Chƣơng 2 - ĐỐI TƢỢNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. ĐỐI TƢỢNG NGHIÊN CỨU
Khu vực nghiên cứu bao gồm khu vực hồ An Dƣơng thuộc xã Chi Lăng Nam, Thanh Thanh Miện, Hải Dƣơng. Diện tích khu vực nghiên với diện tích mặt nƣớc hồ là 90.377,5m2, và diện tích Đảo Cò (đảo mới và đảo cũ) là 7.324,2m2
. Các nguồn gây ô nhiễm nƣớc hồ An Dƣơng và đất Đảo Cò, các yếu tố môi trƣờng bị ảnh hƣởng (nƣớc hồ An Dƣơng, đất Đảo Cò), các biện pháp cải thiện chất lƣợng môi trƣờng nƣớc hồ An Dƣơng, đất Đảo Cò cũng là đối tƣợng nghiên cứu.
2.2. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Để thực hiện các nội dung nghiên cứu trên, đề tài đã áp dụng một số phƣơng pháp nghiên cứu khoa học nhƣ sau:
2.2.1. Phƣơng pháp khảo sát thực địa
Khảo sát vị trí địa lý, địa hình, xác định chế độ thủy văn, nguồn nƣớc tiếp nhận của hồ An Dƣơng để từ đó có thể xác định đƣợc nguồn gây ô nhiễm bên ngoài tác động vào hồ.
2.2.2. Phƣơng pháp điều tra thu thập số liệu
Các tài liệu về điều kiện tự nhiên, kinh tế xã hội của xã Chi Lăng Nam, thông qua ban quản lý hồ An Dƣơng thu thập các tài liệu về thành phần, số lƣợng các loài chim nƣớc sống ở Đảo Cò, thu thập số liệu số lƣợt khách du lịch đến thăm Đảo Cò trong một vài năm gần đây, hoạt động du lịch Đảo Cò một mặt tạo ra nguồn thu cho địa phƣơng nhƣng mặt khác lại gây ra áp lực đối với công tác bảo tồn các loài chim nƣớc trên đảo vì vậy cần phải phát triển du lịch bền vững.
Thu thập các tài liệu, công trình nghiên cứu liên quan đến môi trƣờng Đảo Cò.
2.2.3. Phƣơng pháp đánh giá nhanh có sự tham gia của cộng đồng
Tiến hành phỏng vấn ngƣời dân sống quanh đảo về tập tính sinh sống của đàn cò vạc, mùa chim di cƣ về sống đông nhất điều này đồng nghĩa với việc lƣợng phân thải ra của đàn cò vạc là nhiều nhất từ đó giúp chúng ta lập kế hoạch sử dụng các biện pháp hạn chế nguồn ô nhiễm này.
Học viên Dương Văn Vinh 29
Phỏng vấn ngƣời dân về điều kiện sinh sống, tập quán sử dụng phân bón và hóa chất bảo vệ thực vật để từ đó có những biện nhằm hạn chế sự tác động từ bên ngoài vào môi trƣờng nƣớc hồ An Dƣơng.
2.2.4. Bố trí thí nghiệm và phân tích trong phòng thí nghiệm
Để bảo tồn đàn cò vạc trên Đảo Cò, duy trì môi trƣờng sống lý tƣởng cho các loài cá và các động vật thủy sinh trong hồ, phục vụ mục đích du lịch sinh thái Đảo Cò Chi Lăng Nam, chúng tôi đã lựa chọn một số loài thực vật thủy sinh để cải thiện chất lƣợng nƣớc hồ An Dƣơng và đất Đảo Cò, hơn nữa Hồ An Dƣơng với diện tích mặt nƣớc là 90.377,5m2, để cải thiện một khu vực rộng lớn nhƣ vậy việc lựa chọn các loài thực vật thủy sinh là hợp lý.
Bố trí các mô hình thí nghiệm xử lý ô nhiễm nƣớc hồ An Dƣơng, đất Đảo Cò. Mục đích của thí nghiệm là để đánh giá hiệu quả xử lý nƣớc trong hồ bằng các biện pháp nhƣ: thả bèo lục bình, trồng sậy, sử dụng rãnh lọc ngang (lọc sỏi, xỉ than, cát) kết hợp hóa chất SANBOS, chế phẩm EM lọc nƣớc chảy tràn từ Đảo Cò xuống hồ An Dƣơng.
Thí nghiệm 1 xử lý nước bằng bèo lục bình
Thí nghiệm nghiên cứu khả năng sử dụng bèo lục bình để cải thiện chất lƣợng nƣớc hồ An Dƣơng đƣợc tiến hành tại trụ sở BQL Đảo Cò (cách bờ hồ khoảng 10m). Thời gian lấy mẫu nƣớc đầu tháng 1 năm 2012 (vào mùa khô). Mẫu nƣớc đƣợc lấy tại vị trí cách bờ đảo cũ khoảng 3m (theo tiêu chuẩn lấy mẫu nƣớc mặt TCVN 6663-1:2011) sau đó mẫu nƣớc này đƣợc cho vào 4 thùng xốp có thể tích bằng nhau (60cm x 45cm x 40cm) và đƣợc thả bèo cao khoảng 5cm không tính phần rễ theo các trƣờng hợp:
- Đối chứng: Không thả bèo - CT1: Thả bèo 1/3 mặt thùng xốp - CT2: Thả bèo 1/2 mặt thùng xốp - CT3: Thả bèo kín mặt thùng xốp
Học viên Dương Văn Vinh 30 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Hình 2.1. Mô hình bố trí thí nghiệm xử lý nƣớc bằng bèo lục bình
Lấy mẫu nƣớc sau khi thả bèo 15 ngày, 30 ngày và 45 ngày, tiến hành phân tích mẫu nƣớc so sánh hiệu quả với mẫu đối chứng (là mẫu không thả bèo lục bình),