tiềm năng sử dụng công nghệ thảm thực vật trong xử lý nước thải ở việt nam

Xử lý nước thải bằng công nghệ sinh học CNSH đáp ứng mục đích đưa dòng thải vào vòng tuần hoàn tự nhiên của vật chất, chất thải được xử lý và phân hủy theo chu trình sinh học tự nhiên..

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC NHA TRANG VIỆN CÔNG NGHỆ SINH HỌC & MÔI TRƯỜNG



BÀI BÁO CÁO TIỂU LUẬN MÔN

XỬ LÝ NƯỚC THẢI

Giảng viên hướng dẫn : NGUYỄN THỊ NGỌC THANH Sinh viên thực hiện: NHÓM 10

Lớp : 51- CNMT

ĐỀ TÀI: Tiềm năng sử dụng công nghệ thảm thực vật trong xử lý nước thải ở Việt Nam

ĐỀ TÀI: Tiềm năng sử dụng công nghệ thảm thực vật trong xử lý nước thải ở Việt Nam

I ĐẶT VẤN ĐỀ.

II GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT VỀ THẢM THỰC VẬT SỬ DỤNG CHO MỤC ĐÍCH XỬ LÝ NƯỚC THẢI.

II.1 – Cánh đồng tưới

II.2 – Bãi lọc sinh học

II.3 – Hồ sinh vật

III MỘT SỐ THỰC VẬT ĐIỂN HÌNH.

III.1 Đặc điểm và hiệu quả của một số thực vật.

1) Cỏ Vetiver

2) Lau, sậy

3) Lục bình

4) Ngổ

5) Tảo

III.2 So sánh khả năng làm sạch của cỏ Vetiver, tảo và lục bình.

IV TIỀM NĂNG.

1) Phân tích khả năng ứng dụng dựa trên các yếu tố cơ bản

2) Một số ví dụ cho thấy ứng dụng của thảm thực vật trong xử lý NT

3) Đưa ra một số trung tâm nhân giống hiện có ở Việt Nam

V KẾT LUẬN, KI

DANH SÁCH NHÓM 10

1 Lê Hoàng Vũ

2 Nguyễn Công Quản

3 Nguyễn Thị Kim Phượng

4 Phan Thị Phương Lâm ( Trưởng nhóm)

5 Nguyễn Thị Tâm

6 Nguyễn Quang Tân

7 Vũ Thị Thảo

8 Trần Văn Thiên

9 Trần Đức Thiệp

10 Nguyễn Thị Thu Ngân

I ĐẶT VẤN ĐỀ.

Công nghệ xử lý (XL) nước thải ngày càng đi sâu vào áp dụng công nghệ sinh học, và các biện pháp sinh học cũng đã chứng minh hiệu quả xử lý không kém gì những biện pháp xử lý khác

Xử lý nước thải bằng công nghệ sinh học (CNSH) đáp ứng mục đích đưa dòng thải vào vòng tuần hoàn tự nhiên của vật chất, chất thải được xử lý

và phân hủy theo chu trình sinh học tự nhiên

 Kết quả: các chất thải được chuyển hóa hoàn toàn thành dòng thải sạch

(đủ tiêu chuẩn) Con người không tác động trực tiếp các biện pháp lý hóa vào quy trình khép kín Do đó lượng nước thải sau khi xử lý được đưa vào tự nhiên sạch hơn mà không bị biến đổi thành phần, tính chất

Với công nghệ tiên tiến, hiện đại, đòi hỏi yêu cầu kỹ thuật cao nên việc ứng dụng CNSH trong XL đang còn hạn chế đối với cơ sở sản xuất có quy mô nhỏ Với lý do trên đã có một số giải pháp xử lý không chỉ đem lại hiệu quả cao mà còn góp phần làm giảm chi phí đầu tư đã và đang được nhân rộng, trong đó có công nghệ sử dụng thảm thực vật để xử lý nước thải Sau đây nhóm chúng tôi xin được trình bày cụ thể hơn về phương pháp này cũng như tiềm năng của phương pháp này ở Việt Nam

II GIỚI THIỆU KHÁI QUÁT VỀ THẢM THỰC VẬT SỬ DỤNG CHO MỤC ĐÍCH XLNT.

II.1 CÁNH ĐỒNG TƯỚI (Lê Anh Tuấn,ĐH Cần Thơ)

II.1.1 Mục đích:

Tưới bón cây, xử lý nước thải sinh hoạt, công nghiệp chứa nhiều chất hữu cơ

không chứa chất độc và vi sinh vật gây bệnh

II.1.2 Phân loại.

dốc không đáng kể và được ngăn cách tạo thành các ô và các bờ đất Nước thải phân bố vào các ô bằng mạng lưới phân phối gồm: mương chính, máng phân phối và hệ thống tưới trong các ô

rác, bể lắng cát, bể lắng được sử dụng như nguồn phân bón để tưới lên các cánh đồng nông nghiệp

II.1.3 Nguyên tắc

Xử lý nước thải bằng cánh đồng tưới là việc tưới nước thải lên bề mặt của một cánh đồng với lưu lượng tính toán để đạt được một mức xử lý nào đó thông qua quá trình lý, hóa và sinh học tự nhiên của hệ đất - nước - thực vật của hệ thống

Hình 1: Sơ đồ cánh đồng tưới

1 Mương chính và máng phân phối; 2 Máng, rãnh phân phối trong các ô;

3 Mương tiêu nước; 4 Ống tiêu nước; 5 Đường đi

- Nguyên tắc hoạt động: Việc xử lý nước thải bằng cánh đồng tưới dựa trên

khả năng giữ các cặn nước trên mặt đất, nước thấm qua đất như đi qua khe lọc, nhờ có oxy trong các lỗ hổng và mao quản của lớp đất mặt, các vi sinh vật (VSV) hiếu khí hoạt động phân hủy các chất hữu cơ nhiễm bẩn Càng sâu xuống, lượng oxy ít và quá trình oxy hóa các chất hữu cơ giảm dần Cuối cùng đến độ sâu giới hạn, ở đó chỉ xảy ra quá trình khử nitrat Quá trình oxy hóa nước thải chỉ xảy ra ở lớp đất mặt sâu tới 1.5m Vì vậy các cánh đồng tưới thường được xây dựng ở những nơi nào có mực nguồn nước thấp hơn 1.5m so với mặt đất

- Nguyên tắc xây dựng: Cánh đồng tưới thường xây dựng ở những nơi có độ

dốc tự nhiên, cuối dòng nước ngầm cách công trình thu nước cấp không dưới

200 (m) đối với đất á sét, 300 (m) với á cát và 500 (m) với cát, cuối hướng gió

và cách xa khu dân cư tùy thuộc vào loại cánh đồng và lượng nước thải Xây dựng ở những nơi đất cát, á cát cũng có thể ở những nơi đất á sét nhưng với tiêu chuẩn tưới không cao và bảo đảm đất có thể thấm kịp

 Phải xem xét nhu cầu nước của cây trồng theo các yếu tố loại cây trồng, thời vụ, loại đất và giai đoạn sinh trưởng mà sử dụng nước thải để tưới

tỉ lệ chiều rộng/chiều dài khoảng 1: 4 đến 1: 8, chiều dài của ô khoảng 300

-1.500 m để thuận lợi cho việc cơ giới hóa

– Lọc chậm (slow rate) – Thấm nhanh (rapid infiltration) – Chảy tràn mặt (overland flow).

a) Xử lý nước thải bằng cách lọc chậm qua đất.

Bảng 1: Số liệu thiết kế tiêu chuẩn cho việc xử lý nước thải qua đất

Hình 2: Mô hình xử lý nước thải bằng lọc chậm qua đất

b) Xử lý nước thải bằng cách thấm nhanh qua đất.

Hình 3: Mô hình xử lý nước thải bằng cách thấm nhanh qua đất

c) Xử lý nước thải trên tiến trình nước chảy tràn mặt.

Hình 4: sơ đồ tiến trình chảy tràn mặt với nhiều hình thức tưới ( Nguồn Metcalf & Eddy, Wastewater Engineering, 1995 )

Bảng 2: Hướng dẫn chọn tuyến xử lý nước thải qua đất

II.2 Bãi lọc trồng cây (Constructed wetland):

(BLCN)

vật trồng trong bãi lọc thường là các loại thực vật thủy sinh với các đặc điểm như thân thảo, thân xốp, rễ chùm, nổi trên mặt nước, ngập hẳn trong nước hay trồng trong nước nhưng thân cây nhô lên trên mặt nước

Mô hình cho BLCN với dòng chảy ngang và đứng

II.3 Hồ sinh học.

 Hồ sinh học là các ao hồ có nguồn gốc tự nhiên hoặc nhân tạo, còn gọi

là hồ oxy hóa, hồ ổn định nước thải,… Trong hồ diễn ra quá trình oxy hóa sinh

hóa các chất hữu cơ nhờ các loài vi khuẩn, Tảo và các loại thủy sinh vật khác.

cũng như oxy hóa từ không khí để oxy hóa các chất hữu cơ, rong tảo lại tiêu

cơ bởi vi sinh vật

III MỘT SỐ THỰC VẬT ĐIỂN HÌNH

III.1 Đặc điểm và hiệu quả xử lý của một số thực vật điển hình.

1 Cỏ vetiver.

 Cỏ Vetiver có tên khoa học là Vetiveria zizanioides thuộc họ Andropogoneae

trồng cây ngập nước ) cũng như dưới nước ( bãi lọc trồng cây dòng chảy ngầm,

hồ sinh học)

a) Đặc điểm.

• Có khả năng chịu được biến đổi khí hậu khắc nghiệt như hạn hán kéo

Vetiver vẫn có thể tồn tại và phát triển tại khu vực mà lượng mưa hàng năm chỉ khoảng 300mm hay hạn hán kéo dài suốt 6 tháng liền

• Khả năng phục hồi rất nhanh sau khi chịu ảnh hưởng bởi các điều kiện bất lợi

• Khả năng thích nghi được rất nhiều loại đất có độ pH dao động từ 3 -10,5

• Tồn tại được trong những môi trường nồng độ cao như đất chua, đất kiềm, đất mặn và đất chứa nhiều Magie

• Chịu được các nguyên tố Nhôm (Al), Mangan (Mn) và những kim loại nặng như Asen (As), Cadimi (Cd), Crôm (Cr), Niken (Ni), Chì (Pb), Thủy ngân (Hg), Selen (Se) và Kẽm (Zn) trong đất

Bảng 3: so sánh ngưỡng chịu đựng của cỏ vetiver với các cây cỏ khác

- Đặc tính sinh thái.

 Cỏ Vetiver sinh sản vô tính từ rễ, nó nở hoa nhưng không có hạt, do đó không có đặc tính xâm lấn hoặc mọc lan tràn

* Tại Australia, loài chim hoa mai thường làm tổ trên những lá cỏ vetiver đã trưởng thành bởi những chiếc lá dày và cao này sẽ bảo vệ tổ của chúng trước những trận gió và chim săn mồi

* Nhiều loài chim khác, đặc biệt là thủy điểu, bị hấp dẫn bởi sự chở che từ những luống cỏ vetiver, đặc biệt khi chúng được trồng quanh ao hồ

 Những đặc tính đặc biệt giúp cỏ Vetiver có khả năng kiểm soát ô nhiễm

- Dễ dàng hấp thu những dưỡng chất hòa tan và kim loại nặng trong nguồn nước ô nhiễm

- Chịu được mức độ ô nhiễm cao

- Chịu được hóa chất diệt cây cỏ và côn trùng

- Khi được trồng gần nhau, những lá cỏ vetiver sẽ tạo thành luống dày đặc, ở những vùng nước sâu và dòng chảy mạnh, chúng tạo sức cản, làm giảm vận tốc chảy, chống được hiện tượng xói mòn, rửa trôi

- Chống lại côn trùng, dịch bệnh và hỏa hoạn Cỏ vetiver không làm ổ cho côn trùng và dịch bệnh, cũng không làm nơi cư trú cho những loài côn trùng có thể tấn công hệ thực vật lân cận

- Những nghiên cứu về cặn lắng đọng và dòng chảy ở khu vực nhiệt đới ở Queensland chỉ ra rằng, nhìn chung, hơn 95% lượng ni-tơ và phốt-pho dần mất

đi trong các dòng chảy qua từng giai đoạn Do đó, chìa khóa trong việc kiểm soát ô nhiễm bởi hóa chất nông nghiệp là giữ chúng lại ở đầu nguồn Cỏ Vetiver được đánh giá là giải pháp hiệu quả với chi phí thấp trong việc giữ lại

và loại bỏ những tạp chất, đặc biệt là thuốc trừ sâu (chứa 90% Chlopyrifos) Thí dụ như ở Trung Quốc, những hàng rào cỏ Vetiver là công cụ hữu hiệu để kiểm soát hiện tượng tập trung dưỡng chất cho đất nông nghiệp, đặc biệt là về ni-tơ và phốt-pho, khi chúng được cuốn đi theo các dòng chảy

- Cỏ vetiver được áp dụng thành công trên hơn 100 quốc gia nhằm mục đích bảo vệ môi trường, đặc biệt là trong vấn đề giải quyết tình trạng ô nhiễm nguồn nước

- Theo giáo sư Paul Trương, Giám đốc và đại diện khu vực châu Á - Thái Bình Dương thuộc Trung tâm Nghiên cứu cỏ vetiver quốc tế, nhờ có bộ rễ phát triển sâu và dày đặc, hệ cỏ vetiver có khả năng hấp thu các độc tố trong nước và đất như kim loại nặng, hóa chất bảo vệ thực vật Do vậy, có thể sử dụng hệ cỏ vetiver để xử lý các vùng đất và nước bị ô nhiễm

b) Hiệu quả xử lý.

Với công trình nghiên cứu của các tác giả là Nguyễn Minh Trí, Nguyễn Duy Chinh, Nguyễn Việt Thắng - Trường Đại học Khoa học Huế, kết quả thu được như sau:

• Hàm lượng oxy hòa tan (DO) sau xử lý bằng cỏ Vetiver tăng từ 2,95mg/

l đến 4,93mg/l trong 12 ngày, hiệu suất đạt tới 67,12%

• Nhu cầu oxy hóa học (COD) lại giảm đáng kể, từ 420 mg/l xuống còn

120 mg/lit sau 12 ngày xử lý và đã giảm 1,92 lần so với trướckhi xử lý

• Hàm lượng Ni tơ cũng giảm 1,94 lần, hàm lượng P cũng giảm 2,503 lần

so với trước khi xử lý

• Nguồn nước sau khi xử lý có giá trị các thông số kỹ thuật hầu hết đạt TCVN 5945 - 2005 loại B

2) Cây sậy

a) Đặc điểm.

- Loại sậy được chọn để xử lý nước thải có tên khoa học là Phragmites communis

- Sậy là loài cây có thể sống trong những điều kiện thời tiết khắc nghiệt nhất

Hệ sinh vật xung quanh rễ của chúng vô cùng phong phú, có thể phân huỷ chất hữu cơ và hấp thụ kim loại nặng trong nhiều loại nước thải khác nhau, như các loại nước thải làng nghề Các cánh đồng sậy có thể xử lý được nhiều loại nước thải có chất độc hại khác nhau và nồng độ ô nhiễm lớn Cây sậy có thân dày và

Mô hình trồng cỏ vetiver ở vùng ngập nước

có thể cao tới 4m sau 5 năm Rễ cây sậy có khả năng làm tăng lượng ôxy trong

bể cát và bảo đảm khả năng chảy qua cát

- Hệ thống xử lý nước thải bằng cây sậy dựa trên nguyên tắc sinh học Nước thải sinh hoạt và y tế được dẫn cho chảy vào một bể cát trồng cây sậy Nước bẩn sẽ được thấm qua rễ, tại đây, hệ vi khuẩn trong bộ rễ cây sẽ hoạt động và tiêu hoá hoặc phân huỷ các tạp chất trong nước thải Sau đó, nước tiếp tục thấm qua các lớp vật liệu lọc rồi chảy xuống những ống thoát nằm phía dưới đáy bể

và thải ra tự nhiên

- Hệ thống xử lý nước thải bằng cây sậy bao gồm bể cát có đáy và mặt bên được phủ một lớp nhựa chống thấm để chống nước thải rò rỉ xuống hệ thống nước ngầm Bên ngoài bể cát có hàng rào bao quanh để chống sự xâm nhập của người và các loại động vật khác

b) Hiệu quả xử lý

phosphát, BOD5, COD, colifom) đạt tỷ lệ phân huỷ 92-95%

COD, BOD5, crom, đồng, nhôm, sắt, chì, kẽm đạt 90-100%

định cho phép vi sinh vật hoạt động bình thường, riêng chất rắn lơ lửng đạt loại

A (50mg/l)

Sậy phát triển khá tốt ngay cả khi được bổ sung lượng nước thải chứa kim loại nặng Và sau khoảng 7 tháng, sậy phát triển ưu thế hơn hẳn trong toàn bộ hệ thống đất ngập nước

3) Lục bình.

a) Đặc điểm.

- Bèo tây (danh pháp khoa học: Eichhornia crassipes Solms) còn được gọi là lục bình, lộc bình, hay bèo Nhật Bản là một loài thực vật thuỷ sinh, thân thảo, sống nổi theo dòng nước, thuộc về chi Eichhornia của họ Họ Bèo tây (Pontederiaceae)

- Cây lục bình tăng trưởng liên tục trong năm với tiềm năng sinh sản lớn Lục

1982) Loại cây thủy sinh này có thể sinh sản bằng cả 2 hình thức sinh sản vô tính và hữu tính, nhưng chủ yếu bằng hình thức vô tính Quần thể lục bình có thể tăng lên gấp đôi trong vòng 12 ngày (Nesic và Jovanovic, 2006)

b) Hiệu quả xử lý.

4) Ngổ

a) Đặc điểm.

- Ngổ là cây thân thảo, mọc bò, thân rỗng giòn, dài 20 - 30cm, có nhiều lông, mùi rất thơm, lá nhẵn, mọc đối, không cuống, hơi ôm thân Phần lá gần thân nhỏ lại, mép hơi có răng cưa thưa Hoa gần như không cuống mọc đơn độc ở

nách lá Quả nang nhẵn, có bướu và nếp nhăn dọc theo quả, ngắn hơn lá đài Hạt nhẵn hình trụ có màu đen nhạt, có vân mạng

- Rau ngổ thích hợp trên những vùng đất nhiều nước như ruộng lầy, ao hồ Do

đó, đất trồng rau ngổ cần nhiều bùn, đầy đủ dinh dưỡng, nhiều nước

b) Hiệu quả xử lý.

5) Tảo, Rong câu.

a) Đặc điểm.

- Tảo, rong câu là nhóm sinh vật có khả năng quang hợp, chúng có thể ở dạng đơn bào (vài loài có kích thước nhỏ hơn một số vi khuẩn), hoặc đa bào (như các loài rong biển, có chiều dài tới vài mét) Các nhà phân loại thực vật dựa trên các loại sản phẩm mà tảo tổng hợp được và chứa trong tế bào của chúng, các loại sắc tố của tảo để phân loại chúng

- Tảo có tốc độ sinh trưởng nhanh, chịu đựng được các thay đổi của môi trường, có khả năng phát triển trong nước thải, có giá trị dinh dưỡng và hàm lượng protein cao, do đó người ta đã lợi dụng các đặc điểm này của tảo để:

trong các ao nuôi tảo lấy đi các chất hữu cơ và dinh dưỡng của nước thải chuyển đổi thành các chất dinh dưỡng trong tế bào tảo qua quá trình quang hợp Hầu hết các loại nước thải đô thị, nông nghiệp, phân gia súc đều có thể được xử lý bằng hệ thống ao tảo

Tảo dùng năng lượng mặt trời để quang hợp tạo nên đường, tinh bột Do đó việc sử dụng tảo để xử lý nước thải được coi là một phương pháp hữu hiệu để chuyển đổi năng lượng mặt trời thành năng lượng của cơ thể sống

nuôi tảo các mầm bệnh có trong nước thải sẽ bị tiêu diệt do các yếu tố sau đây:

hợp

 Các độc tố tiết ra từ tế bào tảo

- Các phản ứng diễn ra trong ao tảo chủ yếu là "hoạt động cộng sinh giữa tảo,

rong câu và vi khuẩn"

Ưu điểm của xử lý nước thải công nghiệp sử dụng Tảo

tính và các quá trình điều trị thứ cấp khác (Green et al, 1996)

 Yêu cầu năng lượng thấp: quá trình xử lý nước thải truyền thống thường phải tốn một khoản chi phí (chi phí năng lượng) do hoạt động của hệ thống sục cơ khí, sục khí để cung cấp oxy cho vi khuẩn hiếu khí để tiêu thụ các hợp chất hữu cơ trong nước thải, trong khi Tảo xử lý nước thải thì Tảo lại có thể cung cấp oxy cho vi khuẩn hiếu khí Sục khí là một quá trình tốn kém năng lượng, chiếm 45% - 75% của tổng chi phí năng lượng của nhà máy xử lý nước thải Tảo được sử dụng để tiêu thụ các chất dinh dưỡng và cung cấp Oxi cho các vi khuẩn hiếu khí thông qua quá trình quang hợp

thường, mục đích là để giảm thiểu hoặc loại bỏ bùn Nước thải công nghiệp thông thường được xử lý bằng cách sử dụng một loạt các hoá chất độc hại để điều chỉnh pH, loại bỏ bùn, loại bỏ màu sắc và loại bỏ mùi Việc sử dụng tảo

xử lý nước thải thì bùn với sinh khối tảo là những năng lượng có thể được tiếp tục xử lý để làm nhiên liệu sinh học hoặc các sản phẩm khác có giá trị như phân bón Công nghệ này tránh sử dụng hoá chất và toàn bộ quá trình xử lý