Đất cú tớnh đệm và lọc, qua đú cú vai trũ quan trọng trong việc ngăn chặn sự phõn tỏn của cỏc chất ụ nhiễm. Tuy nhiờn với sự phỏt triển của cụng nghiệp hoỏ, hiện đại hoỏ đất nước sự phỏt triển của cỏc chất ụ nhiễm đó vượt quỏ khả năng tự cõn bằng của đất, gõy nờn hiện tượng tớch tụ và làm ảnh hưởng xấu đến hệ sinh thỏi.
Trong số cỏc chất gõy ụ nhiễm đất trồng, người ta quan tõm nhiều đến cỏc kim loại nặng, cỏc thuốc hoỏ học bảo vệ thực vật. Tỏi sinh đất ụ nhiễm bằng phương phỏp sinh học khụng chỉ giải quyết về mặt mụi trường mà cũn cú tỏc dụng nõng cao năng suất và chất lượng cõy trồng. Trong tự nhiờn một số vi sinh vật vựng rễ cõy trồng cú khả năng sản sinh ra cỏc axit hữu cơ và tạo phức với kim loại nặng, một số khỏc cú khả năng phõn huỷ hợp chất hoỏ học cú nguồn gốc hữu cơ.
Cụng nghệ vi sinh vật trong cải tạo đất bị ụ nhiễm là sử dụng cỏc loại vi sinh vật cú khả năng phõn giải hoặc chuyển hoỏ cỏc chất gõy ụ nhiễm trong đất, qua đú tạo lại cho đất sức sống mới. Ngoài ra cỏc vi sinh vật sử dụng cũng cú khả năng phõn huỷ cỏc phế thải hữu cơ cung cấp cỏc chất dinh dưỡng cho cõy trồng, đồng thời giỳp cõy chống lại cỏc tỏc nhõn gõy bệnh cú nguồn gốc từ đất và tạo ra cỏc chất kớch thớch sinh trưởng thực vật, làm ổn định cấu trỳc đất ở vựng rễ cõy trồng.
Cỏc vi sinh vật thường dựng trong cải tạo đất thoỏi hoỏ, đất cú vấn đề do ụ nhiễm cú thể kể đến là nấm rễ cộng sinh (VAM-Vascular-Abuscular Mycorhiza) và vi khuẩn Pseudomonas. Sản phẩm Agrobacter sản xuất ở Đức từ hai loại vi sinh vật trờn đó được nghiờn cứu thử nghiệm sử dụng ở nhiều nơi trờn thế giới. Kết quả cho thấy cú thể khụi phục đất phốn mặn, vựng đất bị ụ nhiễm kim loại nặng hay vựng đất nhiều cỏt bị sa mạc hoỏ bằng chế phẩm vi sinh vật này Viện Cụng nghệ Sinh học, thuộc Viện Khoa học và Cụng nghệ Việt Nam đó nghiờn cứu và sản xuất thành cụng chế phẩm sinh học tạo ẩm cho đất là Lipomycin-M. Thành phần chớnh là của Lipomycin-M là chủng nấm men Lipomyces PT7.1 được lập từ vựng đất trống đồi trọc ở huyện Hạ Hoà tỉnh Phỳ Thọ, với ưu điểm là khả năng tạo màng nhầy trong điều kiện đất khụ hạn và sinh trưởng ở nhiệt độ cao, đặc biệt hỗ trợ tốt cho việc phủ xanh đất trống đồi trọc.
Nghiờn cứu sản xuất và ứng dụng cỏc chế phẩm vi sinh vật để tỏi sinh, phục hồi đất cú vấn đề và năng cao độ phỡ của đất đang được đẩy mạnh ở nhiều nước trờn thế giới, trong đú cú nước Việt Nam.
Từ năm 1999 đến năm 2009, cỏc nhà khoa học Viện Cụng nghệ Sinh học, Viện Khoa học Cụng nghệ Việt Nam đó nghiờn cứu một số cụng nghệ để tẩy độc đất nhiễm nặng chất diệt cỏ - dioxin bằng phõn hủy sinh học (bioremediation) ở căn cứ quõn sự của Mỹ nguỵ cũ tại Đà Nẵng. Kết quả cho thấy ở cỏc qui mụ phũng thớ nghiệm đến pilot hiện trường từ 0,5 – 100 m3 hiệu quả khử độc đạt từ 40 – 100 pgTEQ/ngày.
Sự phõn huỷ sinh học dioxin được xử lý hiếu khớ và kị khớ (chụn lấp tớch cực) đạt tốc độ trung bỡnh là 100 ppt hay 100pg TEQ/ngày. Phõn huỷ kị khớ chậm hơn khoảng ẵ so với hiếu khớ.
Biện phỏp tăng cường sinh học cú hiệu quả ở qui mụ nhỏ, tuy nhiờn với một khối lượng đất lớn thỡ biện phỏp kớch thớch vi sinh vật bản địa mang lại kết quả phõn huỷ cao, khả thi khi ỏp dụng thực tế. Cỏc chất bổ sung để nuụi vi sinh vật và điều kiện để “nuụi” chỳng ngay tại hiện trường đó được xỏc định để thực hiện cho tất cả cỏc điểm núng ụ nhiễm dioxin.
Hỡnh 2.21: Thi cụng xử lý ụ nhiễm dioxin
Cụng nghệ này được cụng nhận là một “cụng nghệ xanh” vỡ cú nhu cầu năng lượng rất thấp, tạo ớt khớ và là một giải phỏp tốt nhất cho đất bị ụ nhiễm nặng chất độc, sau khi xử lý cú thể lập tức tỏi sử dụng mang lại lợi ớch cho cộng đồng.
Cõu hỏi ụn tập:
1. Cỏc phương phỏp xử lý phế thải hữu cơ thường gặp ?
2. Trỡnh bày cỏc chế phẩm vi sinh vật trong xử lý phế thải hữu cơ?
3. Phương phỏp sản xuất phõn bún từ phế thải hữu cơ?
4. Chất thải của ngành cụng nghiệp mớa đường và cỏc giải phỏp xử lý?
5. Phế thải từ chế biến cà phờ và cỏc giải phỏp xử lý?
6. Xử lý chất thải bằng cụng nghệ Biogas?
7. Khỏi niệm về xử lý nước thải bằng biện phỏp sinh học và điều kiện?
8. Thành phần, cấu trỳc khu hệ vi sinh vật tham gia xử lý nước thải? 9. Xử lý nước thải bằng phương phỏp hiếu khớ?
10. Xử lý nước thải bằng phương phỏp kị khớ?
11. Xử lý nước thải bằng cụng nghệ vi sinh kết hợp hiếu khớ và kỵ khớ? 12. Trỡnh bày ứng dụng vi sịnh vật trong cải tạo và xử lý đất?
CHƯƠNG 3
ỨNG DỤNG THỰC VẬT TRONG BẢO VỆ MễI TRƯỜNG 3.1. ỨNG DỤNG THỰC VẬT TRONG XỬ Lí RÁC THẢI
3.1.1. Nguyờn lý của ứng dụng thực vật trong xử lý rỏc thải
Rỏc thải sinh hoạt và từ cỏc nguồn khỏc thường được tập trung, nhất là ở đụ thị, vỡ thế sử dụng thực vật trong xử lý rỏc thải khụng phổ biến. Tuy vậy, trong thực tế ở cỏc vựng nụng thụn, thực vật lại rất phổ biến trong ”xanh húa” cỏc nơi đổ rỏc sinh hoạt và tàn dư cõy trồng.
Cơ sở khoa học của sử dụng thực vật trong xử lý rỏc thải là:
- Một số loại thực vật cú khả năng chống chịu và thớch nghi với mụi trường độc hại do rỏc thải.
- Cú một số ớt thực vật cú khả năng hấp thu một số chất độc hại từ rỏc thải và chỳng sinh trưởng và phỏt triển tốt trong mụi trường độc hại.
- Cỏc loại thực vật trờn cú thể sinh trưởng ngay trờn đống rỏc thải hoặc tại rỡa cỏc bói rỏc cú nước rỉ của chất thải. Qua thời gian thực vật phỏt triển sẽ làm phõn hủy rỏc thải và vụ hiệu húa sự ụ nhiễm của rỏc thải.
3.1.2. Một số ứng dụng thực vật trong xử lý rỏc thải
Tại thành phố Hồ Chớ Minh, tỏc giả Ngụ Hoàng Văn và cụng sự đó tận dụng diện tớch đất tại bói chụn lấp rỏc éụng Thạnh để trồng cõy cú giỏ trị kinh tế cao như cỏ vetiver, cỏ voi, cỏ signal hoặc cõy dầu mố. Cỏch làm này vừa giỳp tận dụng được đất của cỏc bói chụn lấp rỏc để làm kinh tế, vừa kết hợp tận dụng xử lý nước rỉ rỏc để làm nguồn nước tưới dinh dưỡng cho cõy nờn giải quyết được vấn đề ụ nhiễm mụi trường.
Hỡnh 3.1: Cỏ xử lý nước rỉ của bói thải
Thành phần nước rỉ rỏc cú chứa nồng độ pH, COD, BOD, a-xớt, kim loại nặng... rất cao. Cũn cỏ vetiver cú bộ rễ chứa nhiều vi khuẩn và nấm, cú khả năng xử lý chất thải gõy ụ nhiễm cho mụi trường. Cụ thể, vi khuẩn cố định đạm cú tỏc dụng chuyển húa ni-tơ tự do thành ni-tơ sinh học; vi khuẩn điều hũa sự sinh trưởng của cõy cú thể điều hũa được cỏc chất như auxin, gibbrrellins, ethylene, a-xớt... là những chất hữu cơ ảnh hưởng đến quỏ trỡnh sinh lý của cõy dự ở nồng độ thấp; nấm phõn giải phốt-pho; nấm rễ... Nhờ vậy mà cõy cú thể mọc nhanh trờn những vựng đất nghốo dinh dưỡng hoặc đất bị nhiễm độc kim loại nặng trong những điều kiện khắc nghiệt như hạn hỏn, sương muối, nước mặn, nước cú húa chất, độc chất. Tương tự, cõy dầu mố cũng cú thể sinh trưởng và phỏt triển trong mụi trường ụ nhiễm. Loại cõy này đó được trồng thử nghiệm cải tạo mụi trường bị nhiễm độc đi-ụ-xin tại Huế và Cần Thơ.
Kết quả thử nghiệm cho thấy cỏc loại cõy và cỏ này phỏt triển bỡnh thường. Nguồn nước rỉ rỏc đậm đặc cú nồng độ cỏc chất ụ nhiễm cao sau khi được pha loóng với tỷ lệ 10% để tưới vào cõy đó được cõy hấp thụ và xử lý bằng phương phỏp phỏt triển tự nhiờn cho ra chất lượng nước thải đạt tiờu chuẩn loại A. Kết quả thu được qua bộ rễ, phản ứng đồng húa của thực vật cú thể xử lý cỏc chất ụ nhiễm cú trong nước. Ngoài ra, qua bộ lỏ, thực vật cũn cú thể xử lý được khớ thải, mựi hụi và khớ CO2 cú trong nước thải. Cỏc nhà khoa học đó dựng nước rỉ rỏc pha loóng ở nồng độ 10 % để tưới cho khu trồng cỏ vetiver rộng gần 100 m2, khu trồng dầu mố rộng khoảng 150 m2, kết quả cho thấy NH3, photpho và mựi hụi đều được xử lý rất tốt và đơn giản.
3.2. ỨNG DỤNG THỰC VẬT TRONG XỬ Lí NƯỚC THẢI3.2.1. Nguyờn lý của ứng dụng thực vật trong xử lý nước thải 3.2.1. Nguyờn lý của ứng dụng thực vật trong xử lý nước thải
Nước thải cú nhiều nguồn, từ sinh hoạt, từ hoạt động cụng nghiệp, từ cỏc nguồn khỏc và là đối tượng gõy ụ nhiễm rất phổ biến hiện nay. Ở cỏc nước phỏt triển, nước thải cụng nghiệp thường được xử lý triệt để trước khi thải vào mụi trường bờn ngoài. Thậm chớ một số thành phố ở cỏc nước này nước thải sinh hoạt cũng được xử lý tập trung trước khi thải ra ngoài.
Ở nước ta, do nhận thức và do thiếu kinh phớ nờn hầu hết nước thải sinh hoạt và khụng ớt cỏc nhà mỏy, xớ nghiệp đều khụng được xử lý, hoặc xử lý khụng triệt để và thải trực tiếp ra ngoài gõy ụ nhiễm nặng nề mụi trường nước và đất.
Vỡ vậy, xử lý nước thải bằng thực vật hiện nay đang là hướng giải phỏp hữu ớch để giải quyết thực tế trờn.
Cơ sở khoa học của sử dụng thực vật trong xử lý nước thải là:
- Một số loại thực vật cú khả năng chống chịu và thớch nghi với mụi trường độc hại của nước thải.
- Cú một số ớt thực vật cú khả năng hấp thu một số chất độc hại từ nước thải và chỳng sinh trưởng và phỏt triển tốt trong mụi trường độc hại.
3.2.2. Một số ứng dụng thực vật trong xử lý nước thải
3.2.2.1. Cỏnh đồng tưới
Cỏnh đồng tưới và cỏnh đồng lọc, một cụng nghệ mới xử lý nước thải bằng thực vật (phytoremediation). Xử lý nước thải và nước rỉ rỏc bằng giải phỏp này vừa ớt tốn kộm kinh phớ, thõn thiện với mụi trường mà lại đạt hiệu quả xử lý ụ nhiễm khỏ cao.
Cỏnh đồng tưới và cỏnh đồng lọc là hai cụng nghệ độc lập nhau. Tuy nhiờn trong một số điều kiện cụ thể, hai cụng nghệ này được kết hợp với nhau thành một dõy chuyền cụng nghệ nối tiếp nhau. Thường thỡ cỏnh đồng lọc hỗ trợ cỏnh đồng tưới khi tới thời kỳ giảm tưới, hoặc là nơi “chế biến” đất nghốo thành đất giàu dinh dưỡng. Cụng nghệ cỏnh đồng tưới sử dụng thực vật để xử lý chất ụ nhiễm. Phản ứng đồng húa của thực vật ngoài tỏc dụng xử lý cỏc chất ụ nhiễm nguồn nước qua bộ rễ, cũn xử lý khớ thải, mựi hụi và CO2 qua bộ lỏ. Phản ứng đồng húa của thực vật cũn tạo ra sinh khối, trong đú cú sản phẩm nụng nghiệp. Cỏc sản phẩm này cú thể đỏp ứng một nhu
cầu nào đú của xó hội. Sản phẩm thu hoạch của cỏnh đồng tưới cú thể gúp phần làm giảm chi phớ xử lý nước rỉ rỏc.
Từ lõu người ta đó nghĩ đến việc sử dụng cỏc chất phõn bún cú chứa trong nước thải khụng chỉ bằng cỏch tưới lờn những cỏnh đồng nụng nghiệp thuộc nụng trường và thuộc những vựng ngoại ụ đụ thị....
Theo chế độ tưới nước người ta phõn biệt: cỏnh đồng tưới thu nhận nước thải quanh năm và cỏnh đồng tưới thu nhận nước thải theo mựa.
Khi thu hoạch, gieo hạt hoặc về mựa mưa người ta lại giữ trữ nước thải trong cỏc đầm hồ (hồ cỏ, hồ sinh học, hồ điều hũa...) hoặc xả ra cỏnh đồng cỏ, cỏnh đồng trồng cõy ưa nước hay vào vựng dự trữ. Chọn loại cõy trồng nào là tựy thuộc vào đặc điểm thoỏt nước của vựng và loại cõy trồng hiện cú.
Trước khi xả ra cỏnh đồng, nước thải sinh hoạt phải xử lý sơ bộ qua song chắn rỏc, bể lắng cỏt và bể lắng. Khi cặn lơ lửng của nước thải lớn cú thể cho qua bể điều hũa tớnh với thời gian nước lưu 6 – 8 h.
Tiờu chuẩn tưới nước lờn cỏnh đồng nụng nghiệp lấy thấp hơn tiờu chuẩn lờn cỏnh đồng cụng cộng. Khi thiết kế xõy dựng cần cú ý kiến của chuyờn gia nụng nghiệp.
Xử lý nước thải ở trờn cỏnh đồng tưới và bói lọc đạt được hiệu suất cao: BOD20
đạt tới 10 - 15 mg/l, chứa RNO3 tới 25mg/l, vi trựng giảm đến 99,9 %. Nước thải khụng cần khử trựng trước khi xả vào nguồn.
Trong nước thải sinh hoạt cú chứa cỏc thành phần dinh dưỡng cho cõy trồng như: đạm, lõn, kali.... Hàm lượng của chỳng phụ thuộc vào tiờu chuẩn thải. Trong đú nitơ là 15 - 60 mg/l, lõn là 3 - 12 mg/l và Kali là 6 - 25 mg/l. Những nguyờn tố này chủ yếu ở dạng hũa tan, một phần ở dạng lơ lửng. Vớ dụ đối với đạm 85 % ở dạng hũa tan, 15 % ở dạng lơ lửng; đối với lõn tương ứng là 60 % và 40 %; đối với kali là 95 % và 5 %.
Tỷ lệ giữa cỏc nguyờn tố dinh dưỡng N:P:K cần cho thực vật trong nước thải là 5:1:2, trong khi đú ở phõn chuồng là 2:1:2. Như vậy nước thải là một nguồn phõn bún tốt cú lượng nitơ cao thớch hợp với sự phỏt triển của thực vật.
Nước thải cụng nghiệp cũng cú thể dựng để tưới (nếu chứa ớt cỏc chất độc hại hoặc chứa với hàm lượng khụng ảnh hưởng gỡ đến sự phỏt triển thực vật). Tổng lượng muối khụng được quỏ 4 – 5 g/l, trong đú muối dinh dưỡng là 2 g/l.
Để trỏnh cho đất đai khụng bị dầu mỡ và cỏc chất lơ lửng bịt kớn cỏc mao quản thỡ nước thải trước khi đưa lờn cỏnh đồng tưới, bói lọc cần phải xử lý sơ bộ.
Cỏnh đồng tưới cụng cộng và cỏnh đồng lọc thường xõy dựng ở những nơi cú độ dốc tự nhiờn 0,02 %, cỏch xa khu dõn cư về cuối hướng giú. Vớ dụ: đối với bói lọc với cụng suất nước thải 200 - 5000m3/ngày đờm là 300 m, với q = 5.000 – 50.000 m3/ngày đờm là 500m, q > 50.000 m3/ngày đờm. Đối với cỏnh đồng tưới cụng cộng khoảng cỏch vệ sinh tương ứng là 200, 400 và 1.000 m.
64
Cỏnh đồng tưới và bói lọc nờn xõy dựng ở những nơi đất cỏt.... Tuy nhiờn cũng cú thể xõy dựng ở những nơi pha sột, nhưng trong những trường hợp đú tiờu chuẩn tưới nước khụng nờn lấy quỏ lớn, tức là chỉ tưới đủ mức mà cõy trồng yờu cầu và đất cú thể kịp thấm.
Hỡnh 3.2: Sơ đồ cỏnh đồng tưới
Cỏnh đồng tưới và bói lọc là những ụ (mảnh) đất được san phẳng hoặc dốc khụng đỏng kể và được ngăn cỏch bằng những bờ đất. Nước thải phõn phối vào những ụ đú nhờ hệ thống mạng lưới tưới. Mạng lưới tưới bao gồm: mương chớnh, mương phõn phối và hệ thống mạng lưới tưới trong cỏc ụ.
Nếu khụng ộp nước thấm xuống tầng đất phớa dưới thỡ sẽ thu lại rồi đổ ra sụng hồ bằng hệ thống tiờu nước. Hệ thống tiờu nước cú thể là mương mỏng hở xõy dựng theo chu vi của từng ụ và cũng cú thể là một hệ thống kết hợp: ống ngầm tiờu nước đặt dưới cỏc ụ với độ sõu 1,2 - 2 m và cỏc mương mỏng hở bao quanh.
Kớch thước của cỏc ụ, phụ thuộc vào địa hỡnh, tớnh chất của đất đai và phương phỏp canh tỏc, lấy diện tớch ụ khụng nhỏ hơn 0,3 ha. Đối với cỏnh đồng tưới cụng cộng thỡ diện tớch trung bỡnh ụ lấy vào khoảng 5 – 8 ha và tỷ lệ giữa cỏc cạnh là 1:4 - 1:8.