ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT CỦA MỘT SỐ LOẠI THỦY SINH THỰC VẬT

- ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT CỦA MỘT SỐ LOẠI THỦY SINH THỰC VẬT.
- Cây Bèo Tai tượng, cây Lục bình, cây Thủy trúc, nước thải sinh hoạt Keywords:.
- Nghiên cứu “Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải sinh hoạt của một số loại thủy sinh thực vật” thực hiện trên hệ thống đất ngập nước nhân tạo ở quy mô phòng thí nghiệm.
- Có ba loại thực vật thủy sinh được chọn là cây Thủy trúc, Lục bình và Bèo Tai tượng.
- Kết quả nghiên cứu cho thấy cả ba loại thực vật thủy sinh đều xử lý tốt hầu hết các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt thông qua các chỉ tiêu pH, EC, DO, độ đục, COD, BOD 5 , TKN, TP và tổng Coliform.
- Sự thành lập và gia tăng diện tích khoang khí được xem là một trong những cơ chế quan trọng giúp thực vật thủy sinh thích nghi với nước thải sinh hoạt..
- Hiện nay, phần lớn nước thải sinh hoạt ở các khu đô thị đều chưa được xử lý đúng mức, đây có thể là nguyên nhân gây ô nhiễm môi trường, lan truyền dịch bệnh và ảnh hưởng đến sức khỏe cộng đồng.
- Đã có nhiều nghiên cứu về giải pháp giảm thiểu mức độ ô nhiễm của nước thải sinh hoạt, trong đó xử lý nước thải tại các hộ gia đình hay khu dân cư bằng thực vật được đánh giá là một trong những công nghệ phù hợp, đơn giản, chi phí xây dựng và vận hành thấp.
- Tuy nhiên trong một hệ thống cây trồng ngoài trời, có nhiều yếu tố khác nhau có thể ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý của hệ thống.
- Các giá trị về hiệu quả xử lý được ghi nhận chỉ là đánh giá cho cả hệ thống chứ không đánh giá được cho từng loại cây riêng biệt..
- Vì thế, nghiên cứu “Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải sinh hoạt của một số loại thủy sinh thực vật” được thực hiện nhằm đánh giá khả năng xử lý nước thải sinh hoạt tại hộ gia đình trên hệ thống đất ngập nước trồng ba loại cây thủy sinh gồm Bèo Tai tượng (Pistia stratiotes L.
- Thông qua khảo sát hiệu suất xử lý và giải phẫu thực vật theo từng thời đoạn tăng trưởng, nghiên cứu nhằm đánh giá hiệu suất xử lý ô nhiễm, cơ chế hút và loại bỏ các chất gây ô nhiễm có trong nước thải của các loại thực vật thủy sinh..
- Thí nghiệm được bố trí tại khu thí nghiệm ngoài trời - Khoa Môi trường và Tài nguyên Thiên nhiên, Trường Đại học Cần Thơ.
- Các chỉ tiêu hóa lý được phân tích tại các phòng thí nghiệm (PTN) thuộc Bộ môn Kỹ thuật Môi trường - Khoa Môi trường và Tài nguyên Thiên nhiên.
- 2.2 Phương pháp nghiên cứu 2.2.1 Chuẩn bị bố trí thí nghiệm.
- Lục bình giống đem về cắt rễ, loại bỏ các phần thân, lá hư và chuyển vào nước sạch nuôi dưỡng 7 ngày trước khi đưa vào các chậu trồng bố trí thí nghiệm..
- môi trường nước thải có nồng độ ô nhiễm thấp cho đến lúc Thủy trúc sống tốt và mọc chồi..
- Nước thải sinh hoạt được lấy từ cống thoát nước tập trung của kí túc xá sinh viên khu B - Đại học Cần Thơ.
- Nước thải được thu vào khoảng 8h30 sáng.
- Bằng cảm quan có thể nhận thấy nước thải có màu xám nâu, mùi tanh hôi, chứa nhiều dầu mỡ và cặn lơ lửng..
- Sau khi lấy về nước thải được đưa trực tiếp vào hệ thống xử lý mà không qua bất kỳ công đoạn tiền xử lý nào..
- 2.2.2 Bố trí thí nghiệm.
- Thí nghiệm được bố trí ngẫu nhiên với 3 nghiệm thức (NT) tương ứng với 3 loại thực vật thủy sinh nghiên cứu, mỗi NT được bố trí 3 lần lặp lại với tải lượng nạp nước 12 L/ngày.
- NT1: nước thải + đá 1×2 + 8 bụi Thủy trúc.
- NT2: nước thải + 10 cây Lục bình.
- NT3: nước thải + 20 cây Bèo Tai tượng.
- Hàng ngày, nhóm nghiên cứu đều lấy nước thải sinh hoạt tại cùng một cống thoát nước để nạp vào hệ thống thí nghiệm nên mẫu nước chỉ đánh giá chất lượng nước đầu vào một lần khi bắt đầu thí nghiệm và giả sử chất lượng nước thải đầu vào là như nhau trong suốt quá trình thí nghiệm.
- Chất lượng nước sau xử lý được thu ở 3 thời điểm khác nhau sau khi tiến hành thí nghiệm: ngày 10, ngày 20 và ngày 30..
- Trong đó pH và DO được đo tại hiện trường, các chỉ tiêu kim loại được đo đạc bằng máy cực phổ ion CPA-HH3, các chỉ tiêu còn lại được phân tích tại PTN Xử lý nước, Khoa Môi trường và TNTN, Đại học Cần Thơ theo hướng dẫn của APHA, AWWA, WEF (1995)..
- Phân tích mẫu thực vật.
- Mẫu thủy sinh thực vật thí nghiệm được thu sau khi thu mẫu nước thải.
- Phương pháp giải phẫu thực vật.
- 2.2.4 Phương pháp xử lý số liệu.
- Các số liệu được tổng hợp bằng phần mềm MS Excel, phân tích phương sai sau đó kiểm định Duncan bằng phần mềm SPSS 13.0 để đánh giá hiệu suất xử lý của từng loại cây thí nghiệm..
- 3.1 Đặc điểm nước thải sinh hoạt đầu vào Kết quả phân tı́ch nước thải sinh hoa ̣t đầu vào cho thấy nồng đô ̣ các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoa ̣t khá cao thể hiện qua Bảng 2..
- Các chỉ tiêu TKN, TP lần lượt là 7,16 mg/L và 1,78 mg/L thấp hơn tiêu chuẩn quốc gia về nước thải sinh hoạt, nhưng hàm lượng BOD 5 , COD và tổng Coliform đều cao hơn so với QCVN 14:2008/BTNMT cô ̣t A.
- Như vậy, nguồn nước thải sinh hoạt này chưa đạt tiêu chuẩn xả thải và cần phải xử lý trước khi thải ra nguồn tiếp nhận.
- Bảng 2: Đặc điểm nước thải sinh hoạt sử dụng trong thí nghiệm.
- 3.2 Tăng trưởng của các đối tượng thí nghiệm 3.2.1 Tăng trưởng khối lượng cây.
- Việc gia tăng khối lượng của thực vật thủy sinh trong hệ thống xử lý nước thải có ý nghĩa quan trọng về mặt kỹ thuật lẫn kinh tế.
- Thực vật phát triển càng nhanh sẽ lấy càng nhiều chất dinh dưỡng trong nước thải..
- Kết quả đo đạc cho thấy khối lượng của Lục bình, Thủy trúc và Bèo Tai tượng trong nước thải tăng dần theo thời gian cho đến khi kết thúc thí nghiệm.
- Điều đó cho thấy các loài cây trong thí nghiệm đều có khả năng thích nghi, việc hấp thu các chất trong nước thải để gia tăng khối lượng, góp phần xử lý chất hữu cơ trong nước thải sinh hoạt.
- Trong nước thải Lục bình và Bèo Tai tượng sinh trưởng và phát triển tốt hơn Thủy trúc.
- Các chỉ tiêu sinh trưởng của Lục bình và Bèo Tai tượng trong nước thải luôn lớn hơn trong dinh dưỡng Hoagland (đến ngày 10, sau ngày thứ 10 Bèo Tai tượng trồng trong dung dịch Hoagland chết đi)..
- Hình 1: Tăng trưởng khối lượng của các loài cây thí nghiệm theo thời gian.
- Trong thí nghiệm này tiến hành giải phẫu và tính toán diện tích khoang khí/diện tích lát cắt ngang rễ của ba đối tượng nghiên cứu nhận thấy cả ba đối tượng có hệ số diện tích khoang khí/diện tích lát cắt ngang rễ đã tăng lên đáng kể sau thời gian trồng trong nước thải so với ban đầu..
- Trước và sau thí nghiệm diện tích khoang khí/diện tích lát cắt rễ của cây Thủy trúc đã tăng lên 22,15%, tăng gần 1,5 lần so với mẫu đầu vào và cao nhất trong ba loại cây.
- Bảng 3: Tỉ lệ diện tích khoang khí/diện tích lát cắt ngang rễ của đối tượng thí nghiệm.
- Nước thải Nước thải Hoagland Nước thải Hoagland Thủy trúc bx by by bz bz Lục bình ax ay ay az az Bèo Tai tượng ax ay ay.
- Hình 2: Lát cắt của rễ Thủy trúc (a) bắt đầu và (b) kết thúc thí nghiệm.
- Hình 3: Lát cắt của rễ Lục bình (a) bắt đầu và (b) kết thúc thí nghiệm.
- Hình 4: Lát cắt ngang rễ Bèo Tai tượng (a) bắt đầu và (b) kết thúc thí nghiệm 3.2.3 Tăng trưởng tinh thể trong lá cây.
- Với phương pháp giải phẫu trong thí nghiệm chỉ quan sát được dạng tinh thể oxalate calci (CaC 2 O 4 ) dạng bó hình kim và cầu gai.
- Hình 5: Các dạng tinh thể trong lá Bèo Tai tượng (a, b) và Lục bình (c, d) sau khi bố trí thí nghiệm 3.3 Hiệu suất xử lý nước thải của các loại.
- thực vật thủy sinh.
- 3.3.1 Diễn biến các chỉ tiêu hóa - lý của nước thải.
- Bảng 4: Giá trị pH của các nghiệm thức theo thời gian.
- thí nghiệm đều tăng so với giá trị DO đầu vào nhưng không có sự khác biệt có ý nghĩa (p>0,05)..
- Bảng 5: Giá trị DO của các nghiệm thức theo thời gian.
- Bảng 6: Giá trị EC của các nghiệm thức theo thời gian.
- Do đó, cơ chế hấp thu kim loại để tăng sinh khối hoặc tích trữ kim loại dưới dạng muối của thực vật thủy sinh (Hình 5) góp phần làm giảm EC trong thí nghiệm này..
- Hiệu suất xử lý độ.
- đục của các NT tăng theo thời gian.
- Cụ thể, hiệu suất xử lý của NT1 đến ngày thứ 30 là 98,31%, của NT2 là 94,90% và NT3 là 93,10%.
- Sau khi kết thúc thí nghiệm khối lượng rễ ở NT1 là 99,16 g;.
- Như vậy, sự gia tăng chiều dài rễ, khối lượng rễ của cả 3 loài thực vật thủy sinh trong thí nghiệm đều có vai trò làm giảm độ đục thông qua một trong những cơ chế đó là kết bám các chất hữu cơ lơ lửng bằng chất nhầy tiết ra..
- Khi so sánh với kết quả trọng lượng của các NT cho thấy hàm lượng TKN giảm thì trọng lượng của các cây tăng theo thời gian thí nghiệm.
- Thủy trúc tăng trọng lượng thấp nhất nhưng hiệu suất xử lý TKN cao nhất đến ngày thứ 30 là 71,37%, Lục bình trọng lượng tăng nhiều nhất và hiệu suất xử lý TKN đến ngày 30 là 58,38%, Bèo tai tượng hiệu suất xử lý TKN là 65,5%..
- Bảng 8: Giá trị TKN của các nghiệm thức theo thời gian Nghiệm.
- Kết quả phân tích hàm lượng diệp lục của lá cây trong các nghiệm thức vào giai đoạn kết thúc thí nghiệm cho thấy hàm.
- lượng sắc tố a, b của các NT cao nhất trong môi trường nước thải tạo điều kiện cho quá trình quang hợp diễn ra mạnh mẽ góp phần tăng sinh khối..
- Điều này đã chứng tỏ ba loài thực vật thí nghiệm có khả năng thích ứng cao đối với môi trường nước thải và có thể loại bỏ một phần chất dinh dưỡng trong nước thải sinh hoạt khi chúng được trồng trong hệ thống đất ngập nước..
- Bảng 9: Hàm lượng sắc tố trong lá cây khi kết thúc thí nghiệm.
- Nước thải 312,33 a 142,32 a 1847,5 a.
- Nước thải 454,09 a 222,5 a 2924,8 a.
- Nước thải 237,44 a 115,47 a 1565,8 a.
- Diễn biến hàm lượng TP theo thời gian Bảng 13 cho thấy sự thay đổi về hàm lượng lân tổng số trong nước thải đầu ra so với nước thải đầu vào chưa được xử lý.
- mạnh để phục vụ cho cây phát triển, thấy rõ nhất qua việc tăng số cây trong thí nghiệm.
- Hiệu suất xử lý TP của 3 NT ở ngày 30 rất cao NT1: 98,88%, kế đến là NT2: 97,75% và NT3: 95,81%.
- Như vậy, thực vật thủy sinh lấy các chất dinh dưỡng trong nước thải để phục vụ cho quá trình sinh trưởng và phát triển của chúng, đồng thời cũng góp phần làm sạch các chất ô nhiễm trong nước..
- 3.3.2 Diễn biến các chỉ tiêu sinh học của nước thải a.
- cây trong thí nghiệm tăng theo từng thời đoạn sinh trưởng.
- Diễn biến hàm lượng COD theo thời gian Sau 20 ngày vận hành, hàm lượng COD của nước thải đầu ra so với QCVN 40:2011/BTNMT cho thấy tất cả các NT đều xử lý đa ̣t loa ̣i A.
- Hiệu suất xử lý của ba NT dao động trong khoảng .
- Khi nước thải đi vào hệ thống thì lượng Coliform sẽ được giữ lại qua hệ rễ.
- Hiệu suất xử lý tổng Coliform của cả ba NT rất cao dao động từ .
- NT1 có hiệu suất xử lý cao nhất với 99,96% ở ngày 30.
- Với giá trị coliform đầu vào trong khoảng 4,6×10 6 thì cả ba loại cây thí nghiệm đều có hiệu quả cao trong việc xử lý VSV gây bệnh trong nước thải..
- Qua 30 ngày thí nghiệm, đầu ra của các NT có hiệu quả xử lý BOD 5 ở NT1 đạt loại A theo QCVN 14:2008/BTNMT.
- Hiệu suất xử lý tổng Coliform của cả 3 NT rất cao dao động từ .
- Kết quả cho thấy 03 loại thủy sinh thực vật nghiên cứu có thể ứng dụng hiệu quả trong xử lý chất ô nhiễm hữu cơ trong nước thải sinh hoạt..
- Diện tích khoang khí ở rễ các loại cây thí nghiệm đều tăng đáng kể sau thí nghiệm (Thủy trúc tăng 22,15%, Lục bình tăng 19,63%, Bèo Tai tượng tăng 10,47%)..
- Cần nghiên cứu với thời gian dài hơn để đánh giá chính xác khả năng xử lý của những loài thực vật thủy sinh này ở môi trường nước thải sinh hoạt..
- Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải Bèo Tai tượng, Lục bình và Thủy trúc với những loại nước thải đầu vào khác nhau bằng phương pháp giải phẫu kết hợp những phương pháp khác để xác định cơ chế loại bỏ chất thải rõ hơn..
- (Hymenachneacutigluma) trong nước thải sinh hoạt.
- Hình thái giải phẫu học thực vật.
- Giải phẫu và hình thái thực vật.
- Hình thái học thực vật..
- Nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng mô hı̀nh hồ thủy sinh nuôi bèo lục bı̀nh