kl le thi hong diep 710429b

Nồng độ nước rỉ rác trước và sau xử lý và giới hạn cho phép xả vào nguồn tiếp nhận theo tiêu chuẩn của Đức đối với nước rỉ rác Thành phần và tính chất nước rỉ rác tại bãi chôn lấp Gò Cát

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁN CÔNG TÔN ĐỨC THẮNG KHOA MÔI TRƯỜNG & BẢO HỘ LAO ĐỘNG

Đề tài:

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁN CÔNG TÔN ĐỨC THẮNG KHOA MÔI TRƯỜNG & BẢO HỘ LAO ĐỘNG

Đề tài:

ĐẤT NGẬP NƯỚC CÓ DÒNG CHẢY BÊN DƯỚI

Ngày giao nhi ệm vụ luận văn: 1/10/2007

Ngày hoàn thành lu ận văn: 3/1/2008

TPHCM, Ngày tháng năm 2008

Em xin chân thành cám ơn các thầy cô khoa Môi Trường trường Đại

H ọc Tôn Đức Thắng đã truyền đạt những kiến thức bổ ích, những kinh nghi ệm quý báu trong chuyên môn và trong các lĩnh vực khác làm hành trang v ững chắc khi tiến bước vào đời

X in g ửi lời cảm ơn đến các anh chị c ông tác tại Phòng thí nghi ệm Khoa Môi trường Đại học Bách Khoa Tp.HCM đã nhiệt tình hướng dẫn, giúp đỡ em trong suốt thời gian qua

C on xin kính tr ọng gửi lòng biết ơn đến ba mẹ trong gia đình đã lo

l ắng, thương yêu tạo mọi điều kiện tốt nhất cho con học tập

Xin cám ơn các bạn đã giúp đỡ và động viên tôi vượt qua những khó

khăn trong học tập và trong cuộc sống

Tp H ồ Chí Minh, ngày 31 tháng 12 năm 2007

Lê Th ị Hồng Điệp

NH ẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN

Ký tên

M ỤC LỤC

L ỜI CÁM ƠN

M ỤC LỤC i

DANH SÁCH CÁC B ẢNG

DANH SÁCH CÁC HÌNH

DANH SÁCH CÁC CH Ữ VIẾT TẮT

CHƯƠNG 1 – MỞ ĐẦU 1

1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI 1

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 1

1.3 PHẠM VI NGHIÊN CỨU 1

1.4 PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN 2

1.5 NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI 2

1.6 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN 3

CHƯƠNG 2 – TỔNG QUAN VỀ CỎ VETIVER VÀ ĐẤT NGẬP NƯỚC 5

2.1 GIỚI THIỆU VỀ CỎ VETIVER 5

2.1.1 Nguồn gốc 5

2.1.2 Môi trường sống tự nhiên 5

2.1.3 Phân loại 5

2.1.4 Đặc điểm hình thái 7

2.1.5 Đặc điểm sinh lý 9

2.1.6 Đặc điểm sinh thái 10

2.1.7 Đặc tính di truyền 13

2.1.8 Hệ vi sinh vật trên cỏ 13

2.1.9 Khả năng trở thành cỏ dại 14

2.2 HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG VS (VETIVER SYSTEM) 14

2.3 MỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA VETIVER 15

2.3.1 Trên thế giới 16

2.3.2 Tại Việt Nam 16

2.4 TỔNG QUAN ĐẤT NGẬP NƯỚC 18

2.4.1 Khái niệm 18

2.4.2 Phân loại đất ngập nước nhân tạo 19

2.4.3 Công nghệ xử lý nước thải bằng đất ngập nước nhân tạo 19

CHƯƠNG 3 – TỔNG QUAN VỀ NƯỚC RỈ RÁC VÀ BÃI CHÔN LẤP GÒ CÁT 22 3.1 NGUỒN GỐC VÀ QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH NƯỚC RỈ RÁC 22

3.2 TỔNG QUAN VỀ THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT CỦA NƯỚC RỈ RÁC 22

3.3 CÁC YẾU TỐ TÁC ĐỘNG ĐẾN THÀNH PHẦN NƯỚC RỈ RÁC 26

3.4 TÁC ĐỘNG CỦA NƯỚC RỈ RÁC 26

3.4.1 Tác động đến môi trường không khí 26

3.4.2 Tác động đến nguồn nước ngầm 26

3.4.3 Tác động đến chất lượng đất 27

3.4.4 Tác động đến các hệ sinh thái và tài nguyên sinh vật 27

3.4.5 Tác động đến chất lượng cuộc sống 27

3.5 TỔNG QUAN VỀ CÁC CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC RỈ RÁC 28

3.5.1 Công nghệ xử lý nước rỉ rác trên thế giới 28

3.5.1.1 Đức 28

3.5.1.2 Hàn Quốc 29

3.5.2 Công nghệ xử lý nước rỉ rác ở Việt Nam 30

3.5.2.1 BCL Nam Sơn (Hà Nội) 30

3.5.2.2 BCL Phước Hiệp 31

3.6 TỔNG QUAN VỀ BÃI RÁC GÒ CÁT Tp.HCM 33

3.6.1 Điều kiện tự nhiên 33

3.6.2 Thành phần và tính chất của nước rỉ rác Gò Cát 33

3.6.3 Công nghệ xử lý nước rỉ rác của bãi rác Gò Cát 35

CHƯƠNG 4 – NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 40

4.1 CƠ SỞ LỰA CHỌN NGHIỆM THỨC 40

4.2 THỜI GIAN VÀ ĐỊA ĐIỂM TIẾN HÀNH THÍ NGHIỆM 40

4.3 NGUỒN NƯỚC RÁC 40

4.4 CHUẨN BỊ CÓ VÀ VẬT LIỆU THÍ NGHIỆM 41

4.4.1 Cỏ 41

4.4.2 Vật liệu thí nghiệm 41

4.5 NỘI DUNG – PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM 42

4.5.2 Thực hiện thí nghiệm 43

4.5.3 Các chỉ tiêu và phương pháp phân tích chỉ tiêu 45

4.5.4 Cách lấy mẫu 46

4.6 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU 46

CHƯƠNG 5 – KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 47

5.1 SỰ CÂN BẰNG NƯỚC 47

5.2 GIỚI HẠN CHỊU ĐỰNG CỦA CỎ VETIVER 48

5.3 KẾT QUẢ ĐÁNH GIÁ HIỆU SUẤT XỬ LÝ CỦA CỎ VETIVER 50

5.3.1 Đánh giá hiệu suất xử lý của cỏ Vetiver theo chu kỳ 7 ngày 50

5.3.2 Đánh giá hiệu suất xử lý của cỏ Vetiver theo từng ngày 55

5.4 SINH KHỐI VÀ SỰ PHÁT TRIỂN CỦA CỎ VETIVER 61

5.5 MỘT SỐ HẠN CHẾ THỰC HIỆN TRONG QUÁ TRÌNH NGHIÊN CỨU 66

5.6 ĐỀ XUẤT CÔNG NGHỆ XỬ LÝ NƯỚC RỈ RÁC GÒ CÁT 66

CHƯƠNG 6 – KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 69

6.1 KẾT LUẬN 69

6.2 KIẾN NGHỊ 69

TÀI LI ỆU THAM KHẢO 71

PH Ụ LỤC

Nồng độ nước rỉ rác trước và sau xử lý và giới hạn cho phép xả

vào nguồn tiếp nhận theo tiêu chuẩn của Đức đối với nước rỉ rác

Thành phần và tính chất nước rỉ rác tại bãi chôn lấp Gò Cát

Kết quả hoạt động của BCL Gò Cát

Chất lượng nước xử lý qua từng thiết bị công nghệ

Lượng nước bổ sung trung bình trong thí nghiệm

Thống kê phản ứng cỏ Vetiver với các nồng độ nước rỉ rác

Hiệu suất xử lý COD trung bình ở mỗi nghiệm thức

Hiệu suất xử lý BOD5

Hiệu suất xử lý N-NH

trung bình ở mỗi nghiệm thức

3

Hiệu suất xử lý TKN trung bình ở mỗi nghiệm thức

trung bình ở mỗi nghiệm thức

Chiều cao thân cỏ Vetiver

Rễ cỏ Vetiver: V nemoralis (dưới) và V zizanioides (trên)

Rễ cỏ Vetiver trong đất (trái và giữa) và trong nước (phải)

Cỏ mọc thẳng đứng, rất cao và cứng, tạo thành hàng rào ngăn cản

rửa trôi đất

Cỏ Vetiverria zizanioides

Cỏ Vetiver loại sạch tảo xanh trong 4 ngày

Trồng cỏ Vetiver bảo vệ bờ và xử lý nước thải ở các đầm hồ nuôi

cá nước ngọt đồng bằng sông Cửu Long

Trồng cỏ xử lý nước thải ở Bắc Ninh (trái) và Bắc Giang (phải) Vùng đất ngập nước trồng cỏ Vetiver (trái) và xử lý nước thải

Sơ đồ công nghệ của trạm xử lý nước rỉ rác Phước Hiệp do Trung tâm CENTEMA thực hiện

Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý củ a BCL Gò Cát (CENTEMA 2002)

Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước rỉ rác ở Gò Cát sau khi nâng

4.4

4.5

4.6

Tách khóm cỏ Vetiver Nhúng bùn hoặc phân chuồng chuẩn bị trồng Thùng trồng cỏ Vetiver theo mô hình SSF

40

41

42 5.1

Đồ thị thể hiện lượng nước bốc hơi sau 7 ngày lưu

Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý COD trung bình của cỏ Vetiver trên mô hình SSF

Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý COD của các nghiệm thức trồng

cỏ (Phụ lục 1)

Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý BOD5

trên mô hình SSF

trung bình của cỏ Vetiver

Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý BOD5

cỏ (Phụ lục 1)

của các nghiệm thức trồng

Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý N-NH3

trên mô hình SSF

trung bình của cỏ Vetiver

Đồ thị biểu diễn hiệu suất xử lý N-NH3

Đồ thị biểu diễn giá trị COD ở nồng độ 5%

Đồ thị biểu diễn giá trị COD ở nồng độ 10%

Đồ thị biểu diễn giá trị COD ở nồng độ 15%

Đồ thị biểu diễn giá trị COD ở nồng độ 20%

Đồ thị biểu diễn khả năng xử lý COD của các nghiệm thức trong 1 chu kỳ lấy mẫu

Đồ thị biểu diễn giá trị pH ở nồng độ 5%

Đồ thị biểu diễn giá trị pH ở nồng độ 10%

Đồ thị biểu diễn giá trị pH ở nồng độ 15%

Đồ thị biểu diễn giá trị pH ở nồng độ 20%

Đồ thị biểu diễn khả năng xử lý pH của các nghiệm thức trong 1

Đồ thị biểu diễn giá trị NH3

Đồ thị biểu diễn giá trị NH

chu kỳ lấy mẫu

của các nghiệm thức trong 1

Tảo phát triển trên bề mặt cát ở các nghiệm thức có trồng cỏ

Tảo phát triển trên bề mặt cát ở các nghiệm thức đối chứng

Cỏ Vetiver sau thời gian thí nghiệm

Cỏ sau 19 ngày thích nghi Thân và lá cỏ to, có gai nhiều thể hiện cỏ phát triển rất tốt Nghiệm thức trồng cỏ ngập nước

Nghiệm thức đối chứng ngập nước

Cỏ sau giai đoạn thí nghiệm

Sơ đồ công nghệ đề xuất xử lý nước rỉ rác Gò Cát bằng cỏ Vetiver trên mô hình SSF

DANH M Ụ C CÁC T Ừ VI Ế T T Ắ T

AOX : Chất hữu cơ khó phân hủy sinh học (Absorbable Organic

halides ) BCL : Bãi chôn lấp

BOD : Nhu cầu oxy sinh học trong 5 ngày (Biological Oxygen

Demand) COD : Nhu cầu oxy hóa học (Chemical Oxygen Demand)

FC : Khả năng giữ nước (Field Capacity)

HRT : Thời gian lưu nước

PCB : Hợp chất Clo hữu cơ chứa hai vòng benzene (PolyChlorinated

Biphenyls)

SS : Chất rắn lơ lửng (Suspended Solids)

SSF : Đất ngập nước có dòng chảy bên dưới (Subsurface Flow

Constructed Wetland) TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam

TDS : Tổng rắn hòa tan (Total Dissolved Solids)

Tp.HCM : Thành phố Hồ Chí Minh

TOC : Hàm lượng cacbon hữu cơ tổng cộng (Total Organic Carbon) TNHH : Trách nhiệm hữu hạn

VSV : Vi sinh vật

VFA : Axit béo bay hơi (Volatiled Fatty Acid)

VS : Hệ thống Vetiver (Vetiver System)

TÓM T Ắ T KHÓA LU Ậ N

Đề tài “Nghiên cứu khả năng xử lý nước rỉ rác của Bãi Chôn Lấp Rác Gò

Cát trên mô hình đất ngập nước có dòng chảy bên dưới ” do Lê Thị Hồng Điệp thực

hiện năm 2007 tại Đại học Tôn Đức Thắng và Đại học Nông Lâm

Trên cơ sở thông tin, số liệu đã có kết hợp với khảo sát thực địa, thử nghiệm sử

dụng cỏ Vetiver trên mô hình đất ngập nước có dòng chảy bên dưới (Subsurface flow Constructed Wetland) Nghiên cứu thực hiện trên đối tượng nước rỉ rác của Bãi Chôn

Lấp Rác Gò Cát, nước rỉ rác pha loãng thành 4 nồng độ khác nhau (5%, 10%, 15%, 20%)

Kết quả nghiên cứu và thực nghiệm đã phát hiện (1) Giới hạn chịu đựng của cỏ đối với COD xấp xỉ 2000 mg/l; (2) Lượng nước bốc hơi trong thời gian lưu 7 ngày:

xấp xỉ 30%; (3) Nồng độ nước rỉ rác tối ưu xử lý: 15%; Và (4) Hiệu quả xử lý đối với COD, BOD, N – NH3: COD: 70 – 95%, BOD: 84 – 97%, N – NH3: 85 - 99% Kết quả nghiên cứu của đề tài cho thấy có khả năng ứng dụng cỏ Vetiver để xử lý hiệu quả

nước rỉ rác từ các bãi chôn lấp, hy vọng đây sẽ là cơ sở để cỏ Vetiver được áp dụng

rộng rãi trong xử lý môi trường ở Việt Nam

Chương 1

1.1 TÍNH C ẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI

Nước rỉ rác từ bãi chôn lấp (còn gọi là nước rác) đang là vấn đề nhức nhối trong xã hội

về mặt môi trường và mỹ quan Nước rỉ rác có nồng độ chất ô nhiễm cao nên có khả năng gây ô nhiễm nguồn nước mặt, nước dưới đất và ô nhiễm đất Thành phần và lưu lượng nước rỉ rác biến động theo mùa và theo thời gian chôn lấp nên dây chuyền xử lý nước rác cũng sẽ thay đổi theo thời gian dẫn đến nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn môi trường thải ra sông, rạch vẫn còn rất hạn chế trong khi lượng nước rỉ rác tại các BCL thì tiếp tục tăng lên Các giải pháp xử lý hiện nay chỉ mang tính tình thế và cầm

chừng Việc tìm ra các giải pháp xử lý nước rỉ rác cho các bãi chôn lấp, thỏa mãn các điều kiện kinh tế, kỹ thuật và điều kiện sinh thái tại nước ta là một bài toán rất cấp thiết

Cỏ Vetiver trong những năm gần đây được các nhà khoa học đánh giá cao, ứng dụng

có hiệu quả trong công tác bảo vệ môi trường Tiềm năng từ cỏ Vetiver là rất lớn Trên

thế giới một số nước đã áp dụng thành công cỏ Vetiver để xử lý nước rỉ rác Ở Việt Nam những ứng dụng này còn khá mới, dùng cỏ xử lý nước rỉ rác chỉ dừng lại ở các công trình nghiên cứu, trong thực tế thì chưa đáng kể, một phần là do sự khác biệt ở tính chất nước rỉ rác Việt Nam (phân loại tại nguồn chưa tốt, nói cách khác là chưa có địa phương nào phân loại rác tại nguồn nên thành phần nước rỉ rất phức tạp) Đó là lý

do đề tài “Nghiên cứu khả năng xử lý nước rỉ rác của Bãi Chôn Lấp Rác Gò Cát trên

mô hình đất ngập nước có dòng chảy bên dưới” được thực hiện, nhằm nghiên cứu khả

năng xử lý của cỏ Vetiver đối với nước rỉ rác, góp phần tìm lời giải cho bài toán ô nhiễm môi trường do nước rỉ rác

1.2 M ỤC TIÊU NGHIÊN CỨU

Nghiên cứu khả năng xử lý nước rỉ rác của cỏ Vetiver với nồng độ pha loãng khác nhau trên mô hình đất ngập nước trong điều kiện Việt Nam

Ứng dụng cho trường hợp điển hình ở Tp.HCM: Nước rỉ rác bãi rác Gò Cát

1.3 PH ẠM VI NGHIÊN CỨU

Địa điểm lấy mẫu: Bãi Chôn Lấp Rác Gò Cát thuộc Quận Bình Tân – Tp.HCM

Thời gian nghiên cứu: từ 5/10/2007 đến 28/12/2007

Đối tượng nghiên cứu: Xử lý nước rỉ rác bằng cỏ Vetiver - Thực hiện trên mô hình đất

ngập nước có dòng chảy bên dưới

1.4 PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN

Phương pháp luận

Trên cơ sở thông tin, số liệu đã có kết hợp với khảo sát thực địa, thử nghiệm sử dụng

cỏ Vetiver trên mô hình đất ngập nước có dòng chảy bên dưới (Subsurface flow Constructed Wetland) Từ đó, tìm ra khả năng xử lý nước rỉ rác của cỏ Vetiver với

nồng độ pha loãng khác nhau trên mô hình đất ngập nước trong điều kiện Việt Nam

Phương pháp nghiên cứu

Phương pháp thu thập thập số liệu, tổng hợp thông tin;

Phương pháp khảo sát thực địa;

Phuơng pháp nghiên cứu thực nghiệm;

Phương pháp phân tích mẫu vật;

Phương pháp xử lý, đánh giá số liệu và chuyển tải thông tin;

Phương pháp chuyên gia

1.5 N ỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI

Để đạt được những mục đích trên, các nội dung nghiên cứu sau đây được thực hiện:

Thu th ập số liệu và tổng hợp thông tin:

Thu thập các số liệu về thành phần nước rỉ rác trên thế giới và Việt Nam;

Thu thập và tổng hợp các kết quả nghiên cứu và vận hành thực tế các quá trình xử nước rỉ rác trên thế giới và tại Việt Nam;

Thu thập các thông tin, số liệu về điều kiện tự nhiên, hiện trạng môi trường của bãi rác

Gò Cát; thành phần, tính chất của nước rỉ rác Gò Cát;

Thu thập các thông tin về đặc tính hình thái, sinh lý, sinh thái, tính di truyền của cỏ Vetiver;

Thu thập thông tin về lợi ích của cỏ Vetiver;

Tổng hợp các nghiên cứu đã có về việc ứng dụng cỏ Vetiver trên thế giới và Việt Nam

Ti ến hành khảo sát thực tế:

Khảo sát hiện trạng chôn lấp rác tại BCL Gò Cát;

Khảo sát dây chuyền công nghệ xử lý nước rỉ rác của BCL Gò Cát, lấy mẫu phân tích thành phần nước rỉ rác trước và sau xử lý của các hệ thống xử lý;

Đánh giá công nghệ và hiệu quả xử lý của các hệ thống xử lý nước rỉ rác tại một số BCL đang hoạt động

Nghiên c ứu thực nghiệm:

Xác định cách bố trí thí nghiệm cho hợp lý

Xác định vật liệu thí nghiệm

Xác định thời gian dưỡng cỏ, thời gian thích nghi và thời gian thí nghiệm phù hợp

Xác định nồng độ pha loãng nước rỉ rác: 5%, 10%, 15%, 20%

Mẫu đối chứng: không trồng cỏ, chỉ tưới nước rỉ rác với các nồng độ 5%, 10%, 15%, 20%

Dựng mô hình đất ngập nước có sử dụng cỏ Vetiver

So sánh khả năng xử lý nước rỉ rác có và không có sử dụng Vetiver trên mô hình đất

ngập nước

- Thí nghiệm ở 5 chỉ tiêu: pH, BOD5, COD, NH3

- Thí nghiệm kiểm tra lượng nước bốc hơi

, TKN

Theo dõi sự tăng trưởng của cỏ Vetiver theo từng nồng độ nước rỉ rác pha loãng khác nhau

Kiểm tra sinh khối sau thí nghiệm

Đánh giá hiệu quả xử lý các chất ô nhiễm của cỏ Vetiver

Phân tích m ẫu:

Số lần thu mẫu: Tiến hành lấy mẫu trong 5 tuần với tần suất 1 lần/tuần, tuần thứ 6 lấy

mẫu với tần suất 1 lần/ngày Thời gian lấy mẫu lần đầu tiên là sau 8 tuần từ khi bắt đầu

trồng cỏ

Các chỉ tiêu phân tích: pH, BOD5, COD, N – NH3

Địa điểm phân tích: Phòng thí nghiệm Khoa Môi trường, truờng Đại học Bách Khoa TP.HCM và Trung tâm phân tích Môi trường – Viện Công nghệ sinh học và Công nghệ Môi trường – Đại học Nông Lâm Tp.HCM

, TKN dựa theo tài liệu “Standard

methods for examination water and wastewater”

X ử lý, đánh giá số liệu và chuyển tải thông tin:

Sau khi tiến hành phân tích và có các số liệu thô (thể tích FAS 0.1N, thể tích H2SO40.02N ), bằng cách sử dụng các công cụ tính toán, ta được các số liệu thể hiện mức

độ của mẫu (nồng độ COD, BOD, N – NH3

Đề xuất công nghệ xử lý phù hợp cho nước rỉ rác Đánh giá hiệu quả kinh tế

, ) Phân tích nguyên nhân và giải thích

kết quả từ số liệu đã tính toán

Vi ết báo cáo tổng hợp

Phương pháp phân tích tổng hợp và lồng ghép trong việc viết báo cáo tổng hợp đề tài

1.6 Ý NGH ĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN

1.6.1 Ý ngh ĩa khoa học

Tìm ra được nồng độ nước rỉ rác xử lý thích hợp nhất để trồng cỏ Vetiver

Thông qua nghiên cứu của đề tài sẽ bổ sung thêm những phương cách xử lý ô nhiễm môi trường bằng con đường sinh học nói chung, cũng như một hướng xử lý nước rỉ rác

bằng thực vật nói riêng – thân thiện với môi trường, mang tính kinh tế cao và đảm bảo

mỹ quan đô thị

Tìm ra được quy trình xử lý nước rỉ rác bằng phương pháp sinh học phù hợp với điều

kiện kinh tế của nước ta và phù hợp với quy mô xử lý nước rỉ rác ở các địa phương

1.6.2 Ý ngh ĩa thực tiễn

Hiệu quả của việc tìm ra nồng độ thích hợp để trồng cỏ Vetiver sẽ hạn chế tối đa việc đầu tư áp dụng vào thực tế (trồng cỏ, dưỡng cỏ, số lượng cỏ cung ứng) không hiệu

quả, lãng phí

CHƯƠNG 2

TỔNG QUAN VỀ CỎ VETIVER VÀ ĐẤT NGẬP NƯỚC

2.1 GI ỚI THIỆU VỀ CỎ VETIVER

Cỏ Vetiver có tên khoa học là Vetiverria zizanioides (Linn) Nash, thuộc họ Graminae

(Poaceae), tông Andropogoneae

Vetiverria theo ti ếng Tamil có nghĩa “rễ được đào lên”, zizanioides là “bên bờ sông”,

do nhà phân loại học người Thụy Điển Carolus Linnaeus đặt năm 1771

2.1.1 Ngu ồn gốc

Chưa xác định được chính xác Hầu hết các nhà thực vật học cho rằng đây là loài bản địa ở miền Bắc Ấn Độ Người ta tạm thời kết luận loài cây này sống ở vùng nhiệt đới

và á nhiệt đới trên những đồng bằng Nam Ấn, Bangladesh và Myanmar

2.1.2 Môi trường sống tự nhiên

Cỏ Vetiver mọc ở những vùng thấp, ẩm như trong các đầm lầy, đất ngập nước

V elongata (R Br.) stapf ex C.E

V festucoides (Presl.) Ohwi

V filipes C.E Hubbard

V fulvibarbis stapf

V intermedia S.T Blake

V lawsonni (Hook.f) Blatt Et McCann

V nemoralis (Balansa) Q Camus

Úc (Queensland)

Ấn Độ Đông Nam Á Trung và Đông châu Phi

Úc (Queensland)

Úc (Queensland) Trung và Đông Nam Á

(Ngu ồn: Trương và Bake, 2000)

Tất cả đều là loại cỏ lưu niên Trong hệ thống Vetiver, chỉ có V zizanioides và V

nemoralis là có nhiều công dụng trong cuộc sống như chống xói mòn, làm thực phẩm,

bố ở hầu hết các vùng nhiệt đới thì Vetiverrria nemoralis có mặt chỉ ở khu vực Đông

Nam Á (Thái Lan, Lào, Camphuchia, Việt Nam) Cả hai đều phát triển trong điều kiện

tự nhiên, khắp các địa hình và cao độ Khác biệt chính giữa giống V zizanioides và

giống V nemoralis là giống V zizanioides mọc cao, to, thân cứng và khỏe hơn, bộ rễ dày hơn và mọc sâu hơn, lá rộng hơn và có sống màu xanh nhạt ở giữa (Ảnh 1-3) Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài, cỏ Vetiver dùng để chỉ loài Vetiverria

Hình 2.3 R ễ cỏ Vetiver: V nemoralis (dưới) và V zizanioides (trên)

2.1.4 Đặc điểm hình thái của cỏ Vetiver

Nhìn tổng thể, cỏ Vetiver giống như một bụi sả to, mọc thẳng đứng, các thân cây xếp sát vào tạo thành khóm dày đặc, vững chắc, có thể đạt chiều cao 3m trong điều kiện thuận lợi

Ch ồi ngọn

Nằm sâu dưới lớp đất mặt vài centimet Đây là các mô tế bào đang phát triển, phần lớn

là các điểm gút của thân rễ Các thân rễ này ngắn (khoảng 1 cm), thường mọc mới ngay trên chúng Đây là lý do cỏ Vetiver mọc thành cụm và không lan rộng trên mặt đất Những chồi non phát triển từ phần cổ rễ dưới mặt đất khiến cỏ Vetiver chống chịu được lửa cháy, sương, gió, sự giẫm đạp của người đi lại và chăn thả gia súc

Thân

Thân cỏ mọc thẳng đứng, cao trung bình 0.5 - 1,5m, rất cứng, chắc Phần thân trên không phân nhánh, phần dưới đẻ nhánh rất mạnh Khi trồng đủ dày, cỏ sẽ mọc sát với nhau tạo thành một hàng rào kín, giúp nó chịu được dòng nước chảy xiết, hạn chế xói

Lá

Khó phân biệt được thân và lá, nhất là giai đoạn cây con Phiến lá tương đối cứng, hẹp, dài khoảng 45 -100 cm, rộng khoảng 6 -12 mm, dọc theo rìa lá có răng cưa bén Tùy theo giống mà lượng răng cưa nhiều hay ít, độ sắc nhọn cũng khác nhau Lá mềm mại

ở phần ngọn nhưng lại rất chắc cứng ở phần gốc Lá cỏ rất ít khí khổng, điều này chính

là cơ sở cho khả năng chịu hạn của cỏ Vetiver

M ắt

Nhẵn nhụi không lông nằm tiếp giáp giữa các thân cọng cỏ, lồi ra; từ đó tạo ra rễ khi

cỏ Vetiver được chôn vùi vào đất

Hoa

Lưỡng tính, có màu nâu hoặc tím, tím xanh Cụm hoa thẳng gắn với trục chính khá dài, tổng chiều dài trung bình 100 – 150 cm, một số cây khỏe có thể đạt chiều dài 200

cm Riêng cụm hoa dài khoảng 15 – 40 cm, rộng 10 – 15 cm, đốt và cuống nhẵn Một

số loài ít ra hoa, trường hợp ra hoa thì hoa thường bất thụ

R ễ

Cỏ Vetiver có bộ rễ chùm, hệ thống thân và rễ đan xen nhau Rễ là phần hữu dụng và quan trọng nhất Đa số cỏ dại có rễ dạng sợi, trải dài ra từ phần thân cỏ trên mặt đất và

cắm vào đất theo hướng ngang, còn rễ cắm đứng vào đất không mọc sâu Ngược lại,

cỏ Vetiver không bò lan, phát triển rất nhanh Do đó, hệ thống rễ cỏ Vetiver không

mọc trải rộng mà lại cắm thẳng đứng sâu vào trong đất từ 3 - 4m, rộng đến 2,5m sau hai năm trồng, kể cả rễ chính, rễ thứ cấp hoặc rễ dạng sợi Bộ rễ Vetiver có thể ngăn

cản sự xói mòn cũng như khống chế sự di chuyển vật chất trên bề mặt đất, đồng thời

giữ cho cây sống được qua thời kỳ hạn hán Khi bị bùn đất lấp, rễ mới có thể mọc ra từ

những đoạn thân phía trên và cỏ Vetiver tiếp tục phát triển và phát huy tác dụng Cứ

thế, một lớp đất dầy có thể tích lại ở phía trước hàng cỏ, giúp giảm nhẹ xói mòn, rửa trôi bùn đất

trôi đất

Hình 2.6 C ỏ Vetiverria zizanioides

2.1.5 Đặc điểm sinh lý

Cỏ Vetiver chịu được sự khắc nghiệt do khí hậu như hạn hán, ngập úng và khoảng dao động nhiệt độ rất rộng

Cỏ Vetiver có khả năng phục hồi rất nhanh sau khi bị tác hại bởi khô hạn, sương giá,

ngập mặn và những điều kiện bất thuận khác, khi thời tiết tốt trở lại và đất được cải

Cỏ Vetiver có khả năng hấp thụ rất cao các chất hòa tan trong nước như Nitơ (N),

Phốtpho (P) và các nguyên tố kim loại nặng có trong nước bị ô nhiễm

Nó có thể mọc tốt trên nhiều loại đất như đất chua, đất kiềm, đất mặn và đất chứa nhiều Na, Mg, Al, Mn hoặc các kim loại nặng như As, Cd, Cr, Ni, Pb, Hg, Se và Zn

522 13.1 3.05 0.33 0.19 0.12 1.51 0.12

186 16.5

637 26.5

706 7.93 1.30 0.24 0.13 0.16 1.36 0.06

99 4.0

532 17.5

969 6.66 1.40 0.31 0.16 0.14 1.48 0.10 81.40 10.90

348 27.80

(Ngu ồn: Trương và Baker, 2000)

2.1.6 Đặc tính sinh thái

Theo nhiều tài liệu, cỏ Vetiver hiện được trồng nhiều ở vùng nhiệt đới và cận nhiệt đới, như Châu Phi nhiệt đới (Ethiopia, Nigeria ), Châu Á (Trung Quốc, Ấn Độ, Malaysia, Indonesia, Philippines, Thái Lan ), Châu Úc, Trung và Nam Mỹ (Colombia )

Trong tự nhiên, cỏ Vetiver mọc ở vùng đồng trũng và dọc bờ suối Hiện nay, cỏ Vetiver được trồng rộng rãi làm băng cây xanh để bảo vệ đất và nước ở các vị trí như:

bờ sông, bờ đê, bờ ao và hồ chứa nước, dọc theo các kênh tưới hoặc tiêu nước, đập nước, các vịnh nước, các đường nước và mương cắt nước; khu vực chu vi của một công trình, các sườn đất dốc, dọc các xa lộ, cũng như ở các vùng mỏ

C

2.1.6.3 Lượng mưa

Cỏ Vetiver cần lượng mưa tối thiểu 300 mm, nhưng trên 700 mm có lẽ thích hợp hơn

để cỏ tồn tại suốt thời gian khô hạn, thông thường cỏ Vetiver cần đất ẩm ướt ít nhất 3 tháng, lý tưởng nhất là có mưa hàng tháng

Cỏ Vetiver phát triển tốt ở điều kiện ẩm hoặc ngập nước hoàn toàn trên 3 tháng Tuy nhiên, chúng cũng sinh trưởng tốt ở điều kiện khô hạn nhờ hệ thống rễ đâm ăn sâu vào đất nên cỏ Vetiver có thể chịu đựng được khô hạn và trên các triền dốc

Cỏ Vetiver có khả năng chịu đựng được pH có biên độ lớn từ 3.0 đến 11 hoặc 3.0 – 12.5 Ngoài ra, loài cỏ này cũng có khả năng chịu đựng được mặn và các KLN ở nồng

độ cao như As (100 – 250 ppm), Cu (50 – 100 ppm), Cd (20 – 60 ppm), Hg (5 ppm) (Chomchalow, 2000)

Từ những đặc điểm sinh lý và sinh thái của cỏ Vetiver cho thấy chúng là loài có khả năng thích nghi rộng ở nhiều vùng sinh thái khác nhau, phát triển được ở những vùng đất tương đối khắc nghiệt

B ảng 2 3 Khả năng thích nghi của cỏ Vetiver ở Úc và một số nước khác

Điều kiện bất thuận Úc M ột số nước khác

-1

Khoảng 68-87%

-1

>578 mgkg 48% (trao đổi Na)

-1

2400 mgkg-1 (Mg)

4,2-12,5 (với hàm lượng Al hòa tan cao)

Phân bón

Cỏ Vetiver phát triển được ở nơi đất

khô cằn vì nó cộng sinh với khuẩn

Điều kiện khí hậu

Lượng mưa hàng năm (mm)

Lạnh (nhiệt độ đất)

Nóng

Hạn hán (không có mưa đáng kể)

450 - 4000 -11o45

2.1.7 Đặc tính di truyền

Có hai kiểu gen của loài Vetiveria zizanioides đã và đang được sử dụng:

- Kiểu gen Bắc Ấn Độ: Là loại cỏ hoang dại, cho hoa, hạt hữu tính, rễ có khuynh hướng ăn nông, đặc biệt thích đất ẩm Nếu không kiểm soát, có thể thành cỏ dại

- Kiểu gen Nam Ấn Độ: Đây chính là cỏ Vetiver vốn được trồng hàng thế kỷ nay và phân bố rộng rãi khắp các vùng nhiệt đới Loại này cho hoa, cho hạt nhưng hoa bất thụ còn cho hạt thì không phá t tán, hoặc hạt có sức sống kém – không thể nảy mầm nên

bắt buộc phải nhân giống bằng phương pháp vô tính Đây là loại an toàn duy nhất dùng kiểm soát xói mòn và áp dụng trong nhiều lĩnh vực khác như để xử lý môi trường

Số nhiễm sắc thể gốc ở các giống cỏ Vetiver là x = 10 và 2n = 20 (2x)

Giống cỏ Vetiver hiện được trồng rộng rãi ở Việt Nam có nguồn gốc từ Phillipin hoặc Thái Lan và thuộc dòng Nam Ấn, không ra hoa kết hạt và người ta thường gọi là cỏ Vetiver

2.1.8 H ệ vi sinh vật trên cỏ

Cỏ Vetiver có thể tồn tại và phát triển trong những môi trường khắc nghiệt, đất nghèo

chất dinh dưỡng, điều này do có khá nhiều hệ vi sinh vật phát triển xung quanh hệ rễ

cỏ Các vi sinh vật gồm vi khuẩn và nấm

Vi khu ẩn cố định đạm : Azospillum, Azotobacter Alicaligen, Bacillus, Enterobacter, Klebsiella, Pseudomonas,… chúng sản xuất enzyme chuyển hóa Nitơ tự do thành Nitơ sinh học cho cây hấp thu

Vi khu ẩn điều hòa sự sinh trưởng của cây: Chất điều hòa sinh trưởng như: Auxins,

gibberrellins, cytokinins, ethylene, acidadscisic, là những chất hữu cơ ảnh hưởng đến quá trình sinh lý cây dù ở nồng độ thấp

Vi khu ẩn hòa tan lân: gồm một số vi khuẩn đất đặc biệt là các vi khuẩn thuộc giống Bacillus và Pseudomonas Chúng tiết ra các acid hữu cơ: Humic, propionic, lactic, glycolic, fumaric, chuyển hóa lân không hòa tan thành dạng hòa tan

N ấm phân giải Phosphate: Thuộc giống Penicillium và Aspergillus, chuyển hóa

phosphate không tan thành dạng hòa tan hữu dụng

N ấm rễ: Gồm Flomus, Gigaspora, Acaulospora, Scheocytis,… thúc đẩy quá trình hút

dinh dưỡng đa vi lượng

N ấm phân giải Cellulose: Có vai trò quan trọng trong việc điều chỉnh lượng hữu cơ

trong đất

Tóm lại cỏ Vetiver có sức sống đặc biệt cao, chịu được điều kiện khô hạn cao, sống trong điều kiện ngập lũ, tồn tại trong điều kiện đất nghèo chất dinh dưỡng, vùng đồi núi có độ dốc lớn

2.1.9 Kh ả năng trở thành cỏ dại

Một yêu cầu thiết yếu là mọi giống cây cỏ sử dụng trong công nghệ sinh học đều không trở thành cỏ dại, gây hại cho môi trường Vetiver là giống cỏ không xâm hại đến các cây cỏ khác Nó không có thân bò ngang, cũng không có thân rễ mà chỉ phát triển bằng cách sinh sản vô tính, do vậy nó hoàn toàn đáp ứng được yêu cầu nêu trên Khi cần thiết, có thể trừ cỏ Vetiver bằng cách phun Glyphosate hoặc đào rễ lên và phơi khô

2.2 HO ẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG VS (VETIVER SYSTEM)

Về lượng nước cần thiết cho sự sinh trưởng và phát triển của cỏ Vetiver, người ta đã tính rằng, trồng trong điều kiện nhà kính lý tưởng, 1kg sinh khối khô của cỏ Vetiver

c ần tiêu thụ 6,86L nước/ngày Ở thời kỳ sinh trưởng, phát triển cao nhất của cỏ

Vetiver là 12 tuần tuổi, với sinh khối là 40,7 tấn/ha, lượng nước cần thiết sẽ là 279

m3

Cỏ Vetiver có thể phòng ngừa và xử lý nước bị ô nhiễm bằng cách:

/ngày/ha (Trương và Smeal, 2003)

Tiêu gi ảm lượng nước thải dùng để:

- Tưới cho đồng ruộng;

- Tích lại ở một số vùng đất ngập nước

C ải thiện chất lượng nước thải và xử lý nước bị ô nhiễm bằng cách:

- Giữ lại bùn đất, rác rưởi bị trôi theo dòng nước

- Hấp thụ kim loại nặng và các chất gây ô nhiễm

- Khử độc các hóa chất công nghiệp và nông nghiệp ở các vùng đất ngập nước tích trữ nước thải

2.3 M ỘT SỐ ỨNG DỤNG CỦA VETIVER

2.3.1 Trên th ế giới

S ản xuất dầu thơm và xà phòng

Cỏ Vetiver vốn có nguồn gốc Nam Ấn Có lẽ vì thế mà người Ấn Độ là những người đầu tiên trên thế giới biết đến cỏ này Từ thời cổ đại, ở kỷ nguyên Ayurvedic, họ đã sử

dụng cỏ Vetiver như một loài dược thảo, từ nhiều thế kỷ trước người ta cũng đã trồng

cỏ để trích ly dầu từ rễ dùng trong công nghệ sản xuất dầu thơm và xà phòng

Ch ống xói mòn, bảo tồn đất và nước

Hai trăm năm trước đây, tại vùng Mysor (Ấn Độ), nông dân đã dùng cỏ Vetiver tạo dải cây xanh để kiểm soát xói mòn, ổn định bờ bao ruộng lúa Cỏ Vetiver cũng được sử

dụng ở Thái Lan và Philippines cùng mục đích này

Đầu thế kỷ 20, khi nông nghiệp trồng mía bùng phát cũng là lúc giá trị của Veriver trong việc bảo tồn đất được ghi nhận, nơi dùng đầu tiên là miền Tây Ấn Độ và Nam

Mỹ Sau đó, tại Fiji vào những năm thập niên 1950, trong các công trang của ông John Greenfield, cỏ Vetiver được trồng trên đất dốc, đất bị xói mòn

Thập niên 1980, dưới sự tài trợ của Ngân hàng thế giới, John Greenfield cùng với Richard G Grimshaw, tái giới thiệu hệ thống Vetiver ( VS) vào Ấn Độ Kể từ sau đó,

VS được giới thiệu và ứng dụng rộng rãi trong 147 nước trên thế giới, chủ yếu là vào

mục đích bảo tồn đất và nước

Ở cùng điều kiện tự nhiên với Việt Nam, Thái Lan đã sử dụng VS từ năm 1991 Dưới

sự hỗ trợ tài chính của Hoàng gia Thái, sự khuyến khích nhiệt tình của vua Thái Lan

với phương châm “dùng tự nhiên để giải quyết các vấn đề của t ự nhiên”, VS được

phát triển rộng rãi và tỏ ra thực sự có hiệu quả Đến tháng 1 năm 2000 vừa qua, Thái Lan đã tổ chức rất thành công Hội nghị quốc tế về cỏ Vetiver lần thứ 2

Từ những năm 1950, cỏ Vetiver được giới thiệu ở Trung Quốc như là nguyên liệu trích

ly dầu hương liệu, khi giá dầu giảm thì cỏ Vetiver rơi vào quên lãng Mãi đến năm

1988, các thí nghiệm ứng dụng cỏ Vetiver chống xói mòn mới được tiến hành tại hai

tỉnh Fujian và Jiangxi, cỏ Vetiver đã chứng tỏ hiệu quả trong vai trò hàng rào giữ đất

làm tăng năng suất cây trà, giảm xói mòn đáng kể cho vùng đất mà mỗi năm mất trung bình 40 tấn đất/ha do xói mòn Hiện nay, Trung Quốc đang mở rộng ứng dụng VS tại các tỉnh khác và tiến hành các thí nghiệm sử dụng cỏ Vetiver trong xử lý nước ô nhiễm

tại hồ Taihu

X ử lý chất thải vệ sinh

Trái: Nước cống nhiễm tảo xanh do chứa nhiều nitrat (100 mg/l) và

photphat (10 mg/l)

Phải: Sau 4 ngày xử lý bằng cỏ Vetiver, hàm lượng nitrát giảm xuống

còn 6mg/l (giảm 94%), phốt phát còn 1 mg/l (giảm 90%)

Cỏ Vetiver lần đầu tiên được dùng để xử lý nguồn chất thải từ các nhà vệ sinh ở Australia vào năm 1996 Kết quả cho thấy, trồng khoảng 100 khóm cỏ Vetiver trên

một diện tích dưới 50m2

Ki ểm soát nước rỉ rác

có thể đủ để tiêu giải hết lượng nước thải từ một khu vệ sinh

ở một công viên, trong khi trước đó người ta đã trồng những giống cây cỏ nhiệt đới phát triển nhanh, kể cả các giống cây nông nghiệp như mía và chuối, mà vẫn không

hiệu quả (Trương và Hart, 2001)

Đây là một vấn đề rất được quan tâm ở các thành phố lớn, vì nước thải thấm rỉ từ bãi rác thường chứa nhiều kim loại nặng và các chất ô nhiễm hữu cơ và vô cơ khác với

nồng độ rất cao Ở Australia và Trung Quốc (bãi rác Likeng ở thành phố Guangzhou), người ta đã giải quyết vấn đề này bằng cách trồng cỏ Vetiver trên các bãi rác và lấy luôn nước thải thấm rỉ để tưới Kết quả thu được là cỏ Vetiver phát triển tốt đến mức

thậm chí trong mùa khô không có đủ nước rò rỉ để tưới Trồng 3,5 ha cỏ Vetiver có thể

xử lý 4 triệu lít mỗi tháng trong mùa hè và 2 triệu lít mỗi tháng trong mùa đông (Perey

và Trương, 2005)

C ải thiện chất lượng nước thải

Ở Australia, thí nghiệm trên cánh đồng mía và bông đã cho thấy, các hàng cỏ Vetiver

chặn giữ rất hiệu quả các chất dinh dưỡng dạng hạt như P, Ca và các thuốc trừ cỏ như diuron, trifluralin, prometryn, fluometuron hoặc thuốc trừ sâu như α, β và sulfate endosulfan, chlorpyrifos, parathion và profenofos Các chất dinh dưỡng và hóa chất nông nghiệp sẽ được giữ lại nếu trồng cỏ Vetiver thành hàng chặn ngang dòng nước tháo ra từ đồng ruộng

2.3.2 T ại Việt Nam

Năm 1996, Việt Nam đã tham gia vào mạng lưới quốc tế Vetiver

Thái Phiên và Trần Thị Tâm có công trình “ Sử dụng cỏ Hương bài (Vetiver) làm dải

cây xanh b ảo vệ đất trong canh tác đất dốc ở Việt Nam ”, các mô hình thực nghiệm tại

Phú Thọ và Thái Nguyên Tại Trung tâm nghiên cứu Thực nghiệm Nông nghiệp Hưng

Lộc, Đồng Nai, cỏ Vetiver được trồng từ những năm 1990 với vai trò chống xói mòn đất trồng sắn

Vài năm gần đây, một số cơ quan các tỉnh phía Nam đã có những thử nghiệm với cỏ Vetiver như Viện dầu Thực vật trồng để lấy tinh dầu, Viện Khoa Học Nông Nghiệp

Miền Nam, Viện Khoa Học Nông Nghiệp Tây Nguyên,Công ty Dâu Tằm Tơ Bảo Lộc, Trường Đại Học Cần Thơ đã đưa cỏ Vetiver vào một vài mô hình nông nghiệp để

chống xói mòn

Ở Việt Nam, bước đầu đã có một số thử nghiệm tại một nhà máy chế biến hải sản để xác định thời gian cần thiết giữ nước thải ở đồng cỏ Vetiver nhằm tiêu giảm nitrat và photphat xuống tới nồng độ dưới tiêu chuẩn cho phép Kết quả phân tích cho thấy, hàm lượng Nitơ tổng trong nước thải giảm 88% sau 48 giờ và giảm 91% sau 72 giờ, hàm lượng Phốtpho tổng giảm 80% sau 48 giờ và 82% sau 72 giờ Tổng lượng N và P

bị tiêu giảm sau 48 giờ và 72 giờ xử lý không khác nhau nhiều (Lưu Thái Danh et al.,

2006)

Tiếp theo thử nghiệm này một số đầm hồ nuôi cá ở đồng bằng sông Cửu Long đã ứng

dụng hệ thống cỏ Vetiver bảo vệ bờ đầm, bờ hồ, làm sạch nước trong đầm hồ và xử lý nước thải (Hình 2.8) Ở miền Bắc nước thải từ một xí nghiệp sản xuất giấy ở Bắc Ninh

và từ nhà máy phân đạm Hà Bắc cũng đang được thử nghiệm xử lý bằng hệ thống cỏ Vetiver Ở Bắc Ninh cỏ đã mọc tốt sau 2 tháng chỉ trừ một vài đoạn ngay sát nước

thải, nơi hàm lượng các chất độc hại quá cao Trong khi đó, ở nhà máy phân đạm Hà

Bắc, cỏ mọc lên rất tốt mặc dù luôn ở trong tình trạng ngập nước thải, có thể giảm đáng kể hàm lượng các nguyên tố độc hại (Hình 2.9)

nước ngọt đồng bằng sông Cửu Long

Năm 2001 là năm đánh dấu sự phát triển thực sự của VS tại Việt Nam Ban đầu là triển khai chương trình cỏ Vetiver tại trường Đại học Nông Lâm, cùng với sự phối hợp

của trường Đại học Nông Lâm và Công ty Sản xuất & Thương mại Thiên Sinh để thực

hiện các mô hình thí điểm sau:

- Ứng dụng hệ thống canh tác: trồng trên 3 ha đất dốc huyện Gia G’rai, tỉnh Gia

làm cây che bóng tạm thời cho mô hình trồng xen chuối với cacao (Đại học Nông Lâm)

- Ứng dụng hạn chế sạt lở, xói mòn trong các công trình giao thông, thủy lợi:

3 km cỏ trồng trên đường giao thông, ven bờ hồ và trên đất dốc tại tỉnh Bình Phước (trực thuộc Binh đoàn 16) Hiện nay, đang xây dựng chương trình hợp tác với Bộ Giao Thông để thực hiện trồng cỏ ổn định đường giao thông trong công tác các tuyến đường

trọng điểm trên đường mòn Hồ Chí Minh

- Các thí nghi ệm khác (đã và đang tiến hành): Thí nghiệm về phân bón, vật liệu

trồng, khả năng chịu ngập do thủy triều, khả năng chống chịu ngập, phèn, sóng tàu của các giống cỏ Thử nghiệm cải tạo môi trường ô nhiễm: trồng bè nổi trên các hồ chứa nước thải trại heo Phú Sơn, trồng cỏ trong một số loại nước thải (trại heo, kênh Nhiêu

Lộc, nước thải từ nhà máy chế biến mủ cao su, trồng cỏ trên đường nước thải sinh hoạt khu cư xá Đại học Nông Lâm…)

Ngày 3 tháng 10/2001 Hội thảo khoa học “Nghiên cứu ứng dụng công nghệ Vetiver tại

Vi ệt Nam” tổ chức ở Hà Nội Các báo cáo tổng hợp là kết quả ban đầu của những mô

hình thí điểm trên

Ngày 8/10/2001, ông Bùi Bá Tổng, Thứ trưởng Bộ Nông nghiệp và Phát triển nông thôn đã thay mặt Bộ ký quyết định số 4272 QĐ/BNN -KHCN công nhận biện pháp kỹ thuật mới cho phép triển khai ứng dụng trên diện rộng công nghệ cỏ Vetiver

2.4 T ỔNG QUAN ĐẤT NGẬP NƯỚC

2.4.1 Khái ni ệm

Đất ngập nước là vùng đất bị ngập trong thời gian dài, đủ để duy trì trạng thái bão hòa nước của đất và sự phát triển của vi sinh vật, thực vật sống trong môi trường này Đất ngập nước tự nhiên có thể được sử dụng để loại bỏ các chất ô nhiễm trong nước

thải nhờ vào các quá trình vật lý, hóa học và sinh học trong môi trường tương tác giữa đất, thực vật, nước và không khí Tuy nhiên đất ngập nước tự nhiên có một số hạn chế trong quá trình quản lý và vận h ành cũng như kiểm soát chế độ thủy lực, khả năng xử

lý nước thải hay các yếu tố ảnh hưởng đến môi trường …

Đất ngập nước nhân tạo là vùng đất ngập nước do con người tạo ra Các vùng ngập nước này được xây dựng để xử lý nước thải dựa trên các quá trình diễn ra trong đất

ngập nước tự nhiên

Đất ngập nước nhân tạo thường được quy hoạch sẵn thành từng ô Bên dưới của khu đất thường được lót bằng lớp vật liệu không thấm nước (tránh nước thải ảnh hưởng đến nước ngầm), bên trên lớp lót rãi đá dăm hay cát hỗ trợ sự phát triển của thực vật

trồng trong khu đất Độ tin cậy trong quá trình hoạt động đất ngập nước nhân tạo cao hơn đất ngập nước tự nhiên, chúng có thể được quản lý chặt chẽ và có những ưu điểm

của đất ngập nước tự nhiên

2.4.2 Phân lo ại đất ngập nước nhân tạo

Chia làm hai loại: Đất ngập nước nhân tạo bề mặt (Free water surface – FWS) và đất

ngập nước có dòng chảy bên dưới (Subsurface flow Constructed Wetland – SSF)

Cá c đặc điểm chung của FWS và SSF

- Yêu cầu năng lượng thấp (lấy từ năng lượng mặt trời);

- Yêu cầu diện tích lớn hơn so với hệ thống thông thường;

- Dễ xây dựng và bảo dưỡng;

- Có thể sử dụng nguyên vật liệu địa phương;

- Chi phí vận hành và bảo dưỡng thấp;

- Chịu được thay đổi tải trọng (tính đệm);

- Có giá trị thẩm mỹ và sinh học

Đất ngập nước nhân tạo có dòng chảy bên dưới (SSF)

Hệ thống này được biết đến với nhiều tên gọi khác nhau: bãi lọc ngầm trồng cây, hệ xử

lý với vùng rễ cây, … Cấu tạo khá đơn giản: Dưới đáy có lớp chống thấm với chiều cao tối thiểu hơn mực nước ngầm 0,5m Bên trên là lớp vật liệu lọc, chiều cao phụ thuộc vào loại rễ cây trồng

Hệ thống đất ngập nước nhân tạo bên dưới thực chất là bể lọc nhỏ giọt nằm ngang Nước thải sau khi phân phối vào sẽ thấm qua lớp vật liệu lọc và vùng rễ của thực vật

trồng trong khu đất Qua đó các vi sinh vật sống trong vật liệu lọc và sống bám vào hệ

thống rễ cây trồng sẽ tiêu thụ các chất hữu cơ trong nước thải phục vụ cho quá trình sinh sản và phát triển của chúng Hệ thống rễ cũng đóng vai trò quan trọng trong xử lý nước thải qua việc hấp thu chất dinh dưỡng có trong nước thải cũng như chất giữ lại trong quá trình lọc, cung cấp oxy tạo ra các quá trình phân hủy hiếu khí bên trong khu đất

Quá trình xử lý nước thải bằng đất ngập nước nhân tạo có dòng chảy bên dưới ổn định

và ít gây mùi hôi làm ảnh hưởng đến môi trường không khí

2.4.3 Công ngh ệ xử lý nước thải bằng đất ngập nước nhân tạo

Những vùng đất ngập nước tự nhiên và nhân tạo đều giúp giảm thiểu ô nhiễm nông nghiệp và công nghiệp rất hiệu quả Lợi dụng vùng đất ngập nước để tiêu giảm những

chất ô nhiễm là lợi dụng một loạt quá trình sinh học rất phức tạp như quá trình chuyển hóa vi sinh, quá trình hóa-lý như hút bám, kết tủa, lắng đọng

Người mở đầu cho việc sử dụng thực vật bậc cao trong xử lý nước thải là Kathe Seidel

vào đầu những năm 1950 tại Đức Đến thập niên 1960, Seidel phát triển thành “ Đất

ng ập nước nhân tạo có dòng chảy bên dưới” Vào những năm 1980 – 1990 phương

pháp xử lý nước thải “Vùng rễ” của Reinhold Kickuth được phổ biến Cuối thập kỷ 80

đất ngập nước nhân tạo có dòng chảy bên dưới được thay thế và sử dụng đến nay

Năm 1991, đất ngập nước nhân tạo có dòng chảy bên dưới dùng xử lý nước thải sinh

hoạt xây dựng đầu tiên ở NaUy Ngày nay chúng trở thành phổ biến khắp các vùng nông thôn ở nước này do tiết kiệm về kinh tế lại có hiệu quả cao

Ở những vùng đất ngập nước Ôxtralia, cỏ Vetiver có khả năng tiêu thụ nước cao nhất, hơn bất cứ giống cỏ đầm lầy nào khác như Iris pseudacorus, Typha sp Với mức tiêu

thụ trung bình 600ml nước/ngày/bầu trong thời gian 60 ngày, cỏ Vetiver tiêu thụ nước cao gấp 7,5 lần so với cỏ Typha (Cull et al., 2000) Người ta đã tạo nên một vùng đất

ngập nước để xử lý nước thải từ một thị trấn nông thôn nhỏ, với mục đích nhằm tiêu

giảm 500.000m3 nước/ngày thải ra từ thị trấn này, trước khi xả vào các dòng sông Kết

quả là vùng đất ngập nước trồng cỏ Vetiver đã hấp thụ toàn bộ lượng nước thải của thị

trấn này (Hình 2.10, Ash và Trương, 2003)

Trung Quốc là nước nuôi nhiều lợn nhất trên thế giới Xử lý nước thải ở các trại lợn là

một trong những vấn đề bức xúc nhất ở những khu vực đông dân cư Mỗi trại lợn này

xả ra 100-150 tấn nước thải mỗi ngày, kể cả phân lợn tập trung từ các lò mổ, chứa rất nhiều dưỡng chất Tạo ra các vùng đất ngập nước được coi là biện pháp hiệu quả nhất

nhằm tiêu giảm cả về lượng nước thải cũng như về các dưỡng chất thải ra từ các trại

lợn Người ta đã tiến hành thử nghiệm cỏ Vetiver cùng với 11 giống cỏ khác để xem

giống nào thích hợp nhất cho vùng đất ngập nước Kết quả cho thấy, những giống cỏ

có hiệu quả nhất là Vetiver, Cyperus alternifolius và Cyperus exaltatus Tuy nhiên, tiếp

tục thử nghiệm cho thấy giống Cyperus exaltatus tới mùa thu thì bị tàn lụi, chuyển sang trạng thái ngủ đông cho tới mùa xuân năm sau mới mọc lại, trong khi vấn đề xử

lý nước thải đòi hỏi phải thực hiện quanh năm Do vậy, chỉ có cỏ Vetiver và Cyperus alternifolius là thích hợp trồng ở đất ngập nước để xử lý nước thải từ các trại nuôi lợn (Liao, 2000) (Hình 2.11)

Hình 2.11 C ỏ Vetiver trồng ở bãi lầy nước thải từ trại nuôi lợn ở Biên Hòa

CHƯƠNG 3

T ỔNG QUAN VỀ NƯỚC RỈ RÁC VÀ BÃI CHÔN LẤP GÒ CÁT

3.1 NGU ỒN GỐC VÀ QUÁ TRÌNH HÌNH THÀNH NƯỚC RÁC

Nước rỉ rác từ bãi rác (nước rác) là nước bẩn thấm qua lớp rác, kéo theo các chất ô nhiễm từ rác chảy vào tầng đất dưới bãi chôn lấp Trong giai đoạn hoạt động của bãi chôn lấp, nước rỉ rác hình thành chủ yếu do nước mưa và nước “ép” ra từ các lỗ rỗng

của chất thải do các thiết bị đầm nén

Điều kiện khí tượng thủy văn, địa hình, địa chất của bãi rác, nhất là khí hậu, lượng mưa ảnh hưởng đáng kể đến lượng nước rỉ rác sinh ra Tốc độ phát sinh nước rác dao động lớn theo các giai đoạn hoạt động khác nhau của bãi rác Trong suốt những năm đầu tiên, phần lớn lượng nước mưa thâm nhập vào được hấp thụ và tích trữ trong các khe hở và lỗ rỗng của chất thải chôn lấp Đối với bãi chôn lấp hoạt động khoảng 5 năm, thì lượng nước rỉ rác khoảng 0,2 m3

Các đặc điểm của quá trình hình thành nước rỉ rác từ bãi chôn lấp bao gồm :

- Tại những vùng ẩm ướt, nơi nước rỉ rác được tạo ra thì các điều kiện địa chất

thủy văn của khu vực đó cần được xem xét kỹ lưỡng nhằm xét đến khả năng gây ra ô nhiễm nước ngầm Đồng thời, việc thu gom, lưu trữ và xử lý nước rỉ rác phải được tính toán, xem xét một cách hợp lý

- Việc tạo thành nước rỉ rác có thể hạn chế bằng hệ thống lớp lót thích hợp, việc thiết kế hệ thống thoát nước, việc lựa chọn kỹ lớp thực vật phủ

- Nước rỉ rác sẽ ngừng sinh ra khi việc sử dụng bãi chôn lấp sau khi đóng cửa ngăn

chặn được quá trình thấm nước qua lớp vật liệu phủ

3.2 T ỔNG QUAN VỀ THÀNH PHẦN VÀ TÍNH CHẤT NƯỚC RỈ RÁC

Trong hầu hết các bãi chôn lấp nước rỉ rác bao gồm chất lỏng đi vào bãi chôn lấp từ các nguồn bên ngoài, như nước mặt, nước mưa, nước ngầm và chất lỏng tạo thành trong quá trình phân hủy các chất thải Đặc tính của chất thải phụ thuộc vào nhiều hệ

- Thời gian vận hành bãi chôn lấp;

- Điều kiện khí hậu: độ ẩm và nhiệt độ không khí;

- Điều kiện quản lý chất thải

Các yếu tố trên ảnh hưởng rất nhiều đến đặc tính nước rỉ rác, đặc biệt là thời gian vận hành bãi chôn lấp, yếu tố này sẽ quyết định được tính chất nước rỉ rác chẳng hạn như nước rỉ rác cũ hay mới, sự tích lũy các chất hữu cơ khó/không có khả năng phân hủy sinh học nhiều hay ít, hợp chất chứa nitơ sẽ thay đổi cấu trúc Do những yếu tố ảnh hưởng trên mà thành phần đặc trưng của nước rỉ rác ở một số nước trên thế giới được trình bày trong Bảng 3.1

Thành phần Đơn vị

Columbia (ii) Canada (iii) Đức (iv)

Pereira (5 năm vận hành)

Clover Bar (Vận hành từ năm 1975)

Tuy đặc điểm và công nghệ vận hành bãi chôn lấp khác nhau ở mỗi khu vực nhưng nước rỉ rác nhìn chung đều có tính chất giống nhau là có nồng độ COD, BOD5 cao đối

với nước rỉ rác mới và thấp đối với nước rỉ rác cũ Từ các số liệu thống kê trên cho

thấy, theo thời gian, pH của nước rỉ rác tăng, nồng độ các chất ô nhiễm trong nước rỉ rác lại giảm, ngoại trừ nồng độ NH3

Khả năng phân hủy sinh học của nước rỉ rác thay đổi theo thời gian, dễ phân hủy trong giai đoạn đầu vận hành BCL và khó phân hủy khi BCL đi vào giai đoạn hoạt động ổn định

trong nước rỉ rác cũ rất cao Nồng độ các kim loại

hầu như rất thấp, ngoại trừ nồng độ sắt

Hiện nay, các BCL chất thải rắn sinh hoạt ở Việt Nam đều có thiết kế hệ thống xử lý nước rỉ rác nhưng công suất xử lý của các hệ thống này hầu như không xử lý hết lượng nước rỉ rác phát sinh ra hằng ngày tại BCL D o đó hầu hết các hồ chứa nước rỉ rác ở các BCL hiện nay đều trong tình trạng đầy và không thể tiếp nhận nước rỉ rác thêm

nữa Việc vận hành BCL chưa đúng với thiết kế, hoạt động quá tải của BCL, và sự cố

xảy ra trong quá trình vận hành (trượt đất, hệ thống ống thu nước rỉ rác bị nghẹt, …)

đã làm thành phần nước rỉ rác thay đổi rất lớn gây ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý nước

rỉ rác

Cũng như nhiều loại nước thải khác, thành phần (pH, độ kiềm, COD, BOD, NH3,

SO42-, ) và tính chất (khả năng phân hủy sinh học hiếu khí, kị khí, ) của nước rỉ rác phát sinh từ các bãi chôn lấp là một trong những thông số quan trọng dùng để xác định công nghệ xử lý, tính toán thiết kế các công trình đơn vị, lựa chọn thiết bị, xác định

liều lượng hoá chất tối ưu và xây dựng qui trình vận hành thích hợp Thành phần nước

rỉ rác của một số BCL tại thành phố Hồ Chí Minh được trình bày trong Bảng 3.2

B ảng 3.2 Thành phần nước rỉ rác của một số BCL ở Thành phố Hồ Chí Minh

CH Ỉ TIÊU

ĐƠN VỊ

KẾT QUẢ

Gò Cát Phước Hiệp Đông Thạnh

Th ời gian lấy mẫu NRR mới

2,3,4/2002

NRR cũ

8 /2006

NRR mới 1,4/2003

NRR cũ 4/03 - 8/06

Nhìn chung thành phần nước rỉ rác mới của BCL ở Việt Nam cũng tương tự như trên

thế giới, hàm lượng chất hữu cơ cao trong giai đoạn đầu và giảm dần theo thời gian

vận hành của BCL, các hợp chất hữu cơ khó/không có khả năng phân hủy sinh học tích lũy và tăng dần theo thời gian vận hành Khi thời gian vận hành BCL càng lâu hàm lượng amonium càng cao Giá trị pH của nước rỉ rác cũ cao hơn hơn nước rỉ rác

mới

3.3 CÁC Y ẾU TỐ TÁC ĐỘNG ĐẾN THÀNH PHẦN NƯỚC RỈ RÁC

Thành phần hóa học nước rỉ rác biến đổi rất nhiều tùy thuộc vào nhiều điều kiện khác nhau như :

- Thời tiết: khí hậu, mùa, lượng mưa khu vực bãi chôn lấp

- Vị trí địa lý: cấu tạo địa chất khu vực làm bãi chôn lấp

- Thành phần, tính chất rác thải: Độ ẩm, tỉ lệ rác dễ phân hủy hay khó phân hủy, tỉ

lệ rác công nghiệp trên rác sinh hoạt, độ nén, độ dày rác khi đưa vào bãi, thời điểm rác được chôn

- Tính chất hóa lý của khu vực lập bãi chôn lấp: Độ ẩm đất, thành phần vi sinh, thành phần khoáng chất, phản ứng sinh hóa, lý hóa chủ yếu từ các hoạt động sống

của vi sinh vật

- Công tác vận hành và quản lý bãi: thời gian chôn lấp, kỹ thuật chôn lấp, thờiđiểm đóng ô rác, thời gian chờ chôn lấp

3.4 TÁC ĐỘNG CỦA NƯỚC RỈ RÁC

3.4.1 Tác động đến môi trường không khí

Các khí độc thoát ra từ quá trình phân giải sinh học của rác như khí H2S, mecaptane,

CO2, NH3

Phản ứng phân huỷ kịkhí chất thải rắn trong bãi chôn lấp diễn ra như sau :

… gây ra mùi hôi thối làm ảnh hưởng nghiêm trọng đến sức khoẻ của cư dân sống gần bãi rác, gây ra nhiều bệnh về đường hô hấp Cùng với những mùi hôi

thối đó, ruồi muỗi cũng trở nên phát triển nhanh chóng

Chất hữu cơ + H2O  chất hữu cơ bị phân huỷ sinh học + CH4 + CO2

3.4.2 Tác động đến nguồn nước ngầm

+ khí khác

Tác động của nước thấm từ bãi rác đối với nguồn nước ngầm là hết sức quan trọng Tuy nhiên, khả năng tác động xấu đến nguồn nước ngầm còn phụ thuộc v ào độ thấm nước, tính chất đất, vị trí, kỹ thuật lót đáy, chống thấm của nền và vách bãi Nếu kỹ thuật lót đáy không đạt yêu cầu, sẽ hình thành nước rỉ rác thấm qua lớp đất, mang theo các chất gây ô nhiễm lan theo mạch nước ngầm trên diện rộng

CO2 có khối lượng riêng lớn hơn không khí và CH4, do đó nó chuyển động về phía đáy của bãi chôn lấp, làm cho nồng độ CO2 ở phần thấp của bãi chôn lấp ngày càng tăng theo thời gian Nếu lớp lót đáy bãi chôn lấp là đất, khí CO2 có thể khuyếch tán vào trong đất và tiếp tục chuyển động xuống phía dưới cho đến khi tiếp xúc với mạch

Tác động lớn nhất lớn nhất của bãi rác đối với môi trường đất là sự tích tụ các chất

chứa kim loại nặng, các chất khó phân huỷ như nylon, sành sứ…trong đất làm ảnh hưởng đến chất lượng đất sau này Trong đó chất nhiễm bẩn quan trọng nhất là kim

loại nặng Thông thường kim loại nặng được coi là yếu tố cần thiết cho cây trồng ở

nồng độ thấp, tuy nhiên chúng cũng là chất ô nhiễm đối với môi trường đất khi có

nồng độ vượt quá yêu cầu

Trong môi trường đất, các chất thải hữu cơ cũng được phân huỷ ở điều kiện kị khí và

hiếu khí, khi có nồng độ ẩm thấp thích hợp để rồi qua hàng loạt sản phẩm trung gian

cuối cùng tạo ra các chất khoáng đơn giản: CO2, và H2O có khả năng ảnh hưởng đến

pH đất Nhưng nếu là yếm khí thì sản phẩm cuối cùng chủ yếu là: CO2 và CH4

Ngoài ra do quá trình phân huỷ rác tạo ra lượng vi sin h lớn cũng có khả năng gây nhiễm bẩn đất

gây độc cho môi trường sống và các sinh vật sống trong đất

3.4.4 Tác động đến các hệ sinh thái và tài nguyên sinh vật

Hầu hết các chất ô nhiễm không khí đều có tác động xấu đến thực vật, kiềm hãm sự tăng trưởng của cây, đặc biệt là các sương khói quang hoá Các chất khí CH4, NH3

Động vật : Các chất gây ô nhiễm do bãi rác gây ra đều rất nhạy cảm và có hại đối với người và động vật, gây tác hại trực tiếp qua đường hô hấp, ăn uống hay gián tiếp qua

da tiếp xúc hoặc qua các tác động tích luỹ trong chuỗi thức ăn

nếu trời mưa lớn thì lượng nước mưa chảy tràn lôi cuốn theo chất ô nhiễm từ bãi rác

có thể làm ảnh hưởng đến các hộ gia đình sống trong khu vực thấp hơn, và có thể tràn vào các giếng nước sinh hoạt miệng hở, gây ảnh hưởng đến chất lượng cuộc sống