Nghiên cứu khả năng xử lý nước rỉ rác của cây dầu mè (jatropha curcas l ) vũ hải yến

BOD: Nhu câu oxy sinh hóa ` CENTEMA: Trung Tâm Công Nghệ Và Quản Lý Môi Trường COD: Nhu cầu oxy hóa học | DANH MUC BANG Bảng 1.1 Thành phần nước ri rac tại một số quốc gia trên thế giớ

DE TAI NGHIEN CUU KHOA HOC

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC RỈ RAC CUA

MỤC LỤC

CHƯƠNG 1: DAT VAN DE

1.1 Téng quan VỀ nước rỈ rÁC sc+cxttSEEE1211112111121110211121112111E 11a 1 1.2 Hiện trạng xử lý nước rỉ rác tại Tp.HCM .- 5 2S St SE Set rerererea 7

1.3.1 Lựa chọn đối tượng nghiên cứu ccc sec: 15

1.3.2 Lựa chọn công nghệ áp dụng ` 16

1.4 Mue dich nghién cttu ccccccccscssssssssesssssesseessessessuessecssesseesessssssecssssssessessveavee 17

1.5 Nội dung nghiên cứu sc<ssss¿ 17

1.6 Đôi tượng nghiên Cứu . - c- Sàn TT HE TT TT TE TT reệc 18

1.7 Thời gian, địa điêm và phạm vi nghiên cứu +2 Ss cv Sv sex test reez 18

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ DU LIEU CUA DE TAI

2.1 Tổng quan về xử lý ô nhiễm bằng thurc Vat escccseecccssceccsssssescssssssccssesesesseseecese 19

2.2 Những ưu thế của phương pháp xử lý ô nhiễm bằng thực vật 22 2.3 Giới thiệu tiềm năng của thực vật được ee 10st 23 2.3.1 Giới thiệu về tiềm năng của cây Dầu Mè (J atropha curcas L ) HH kg ky 23 2.3.2 Triển vọng sử dụng Dâu Mé để xử lý nước TỈ rắc . -:-s+csscsxcssse 25 2.4 Tình hình nghiên cứu ngoài nước - -s-s+t+ksrx T3 Sex SE 1111155511 rre .27

2.5 Tình hình nghiên cứu trong nước . :- se St+t+ESEEE51111551 1111515151151 11eEse 28

CHƯƠNG 3: Ý NGHĨA KHOA HỌC, KINH TÉ, XÃ HỘI 3.1 Ý nghĩa khoa học 2222212221521 _¬ 30

3.2Y nghia x8 NOG ccesscccsscsssssessssssulesssssnstesessssssstssesssstessssssssevsssssstivesessssseveceesseees 31 3.3 Y nghia kinh t6 ccccccccsscssesscssseeesecssssesssssecssssssecsesssssessssivessssvessssevsesesseecccese 32 3.4 Tính mới cita dé tai esc cee cccecssecssesssesssessecseesseessessees (retteeeeanesesneeeen SH eh 32

THU ViE mM TRƯỜNG ĐH KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TP, PLHOM pre

EF

ACOOLIB Ig

4.1.1 Nghiên cứu tài liệu -c-cnsennthrrthtrrterrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrdrrr 34

_4.1.2.1 Giai đoạn 1(Nuôi dưỡng) . - -ccssseehheeehrrrrrr q HH vn kh 35 4.1.2.2 Giai đoạn 2 (Thích nghị) .- - - 55+ St setshtnht re 35 4.1.2.3 Giai đoạn 3 (Vận hành mô hình thí nghiệm) ¬ HH hg 35

4.2 Xử lý kết quả thí nghiệm và viết báo cáo -ccerieerrrerrrrerrree 36

4.3 Phương pháp phân tích - -«ccsnnnhehhrrrrrrrriirrrrrrrrdrrrrrrrrrrdr 36

CHƯƠNG 5: KÉT QUÁ VÀ THẢO LUẬN

5.1 Thành phần nước rỉ rác tpiÊu GINH 335ạ4 Ò 3 5.2 Giai đoạn 1: Nuôi dưỡng . - ‹ -csằsehhhhhhrrerdrtrrrrrrrrrrrie 3 5.3 Giai đoạn 2: Thích nghi - - 5 sstnshnnet nhe 4

5.4 Giai đoạn 3:'Vận hành mô hình thí nghiệm - - -+sterrereerrrrree 4 5.4.1 Kiểm tra sự cân bằng nước trong mô hình NnHH ng ng ke khe 4

5.4.2 Kiêm tra thời gian lưu nước tối ưu và nồng độ tối ưu .-. -+ 4

5.5 Nhận xét và giải thích hiện tượng -senserhrhrrrrrrrrrrrrrrrrrrrrre 5

CHƯƠNG 6: KẾT LUẬN - KIÊN NGHỊ 180‹{ã 8 TrH2 Hee 5

6.2 Dinh hướng nghiên cứu tie p veneers 5

Phụ lục 1: Các phương pháp phân tích vật liệu và nước thải

Phụ lục 2: Theo dõi các chỉ tiêu xử lý của thực vật

Phụ lục 3: Các chỉ tiêu sinh trưởng của thực vật

Phụ lục 4: Các tiêu chuẩn xả thải nước thải

TÀI LIỆU THAM KHẢO

BOD: Nhu câu oxy sinh hóa `

CENTEMA: Trung Tâm Công Nghệ Và Quản Lý Môi Trường COD: Nhu cầu oxy hóa học |

DANH MUC BANG

Bảng 1.1 Thành phần nước ri rac tại một số quốc gia trên thế giới Bảng 1.2 Thành phân nước rỉ rác tại Đức (theo từng giai đoạn phán hủy)

Bảng 1.3 7hành phân nước rỉ rác tại một số quốc gia Châu Á - _ Bảng 1.4 Thành phần nước rỉ rác tại một số quốc gia Châu Á (tiếp theo)

Bảng 1.5 Thành phân nước rỉ rác từ các bãi chôn lấp Thành phố Hỗ Chí Minh Bang 1.6 Tinh chất nước thải rỉ rác ở bãi chôn lắp Phước Hiệp

Bảng 2.1 Chất lượng nước qua từng công trình của trạm xử lý nước rỉ rác bãi chôn

lấp Buckden South

Bang 3.1 Sơ đô bó trí thí nghiệm nỗng độ nước rỉ rác cho Dẫu Mè

Bảng 3.2 Các chỉ tiêu và phương pháp phân tích Bảng 4.1 Thời gian và điều kiện lấy mẫu

Bảng 4.2 Thành phan của nước rỉ rác đầu vào Bảng 4.3 Loại và kích thước vật liệu trong mô hình bãi lọc thực vật Bảng 4.4 Các thông số của vật liệu trong mô hình

Bảng 4.5 Hàm lượng BOD; trước và sau khi xử lý

Bảng 4.6 Hàm lượng COD (mg/L) trước và sau khi xử lÿ

_ Hình 2.1 Sơ đồ dây chuyên công nghệ xử lộ nước rỉ rác bãi chôn lap Buckden South

Hình 5.8 Lắp đặt và vận hành mô hình

Hình 1 2 Công frình xử lý nước rỉ rác trên bãi chôn lap Gò Cát `

Hình 2.2 Cáy Dấu Mè (Jatropha Curcas L.) Hình 4.1 Cay Co Vetiver va Cay Dâu Mè đang trong quá trình nuôi dưỡng

Hinh 5.1 Vi tri lay mau nước rỉ rác

Hình 5.2 Cây Dấu Mè (được giâm từ cành) trong quá trình nuôi dưỡng

Hinh 5.3 Cay Dâu Mè (được ươm từ hạt) trong quá trình nuôi dưỡng

Hình 5.4 Đo kích thước và sinh khối của cây

Hình 5.5 Cấu rúc bộ rễ đã phát triển ổn định - Hình 5.6 Kiểm tra các thông số vật ly cua vật liệu

Hình 5.9 7hí nghiệm cân bằng nước trong mô hình

Hình 5.10 Cán bằng nước trong mô hình

Hình 5.11 Mô hình thí nghiệm và đỗi chứng

Hình 5.12 Biểu đô biến thiên pH ở các nông độ 5, 10, 15, 20, 25% trước và sau 3,

7 ngày

Hình 5.13 Nước rỉ rác sau khi xứ lý với thời gian lưu nước 3 ngày

Hình 5.14 Biểu đô bién thiên Nhu cầu oxy sinh hóa BOD; (mg/L) ở các nông độ

Hinh 5.15 Biéu dé bién thién Nhu cdu oxy hóa học COD (mg/L) ở các nông độ 5,

15, 20, 25% trước và sau 3, 4, 7 ngày

Hình 5.16 Mô hình cơ chế xử lý COD trong mô hình

1.1 Tông quan về nước rỉ rác Nước rỉ rác có thể định nghĩa là chất lỏng thấm qua các lớp chất thải rắn

mang theo các chất hòa tan hoặc các chất lơ lửng (7chobanoblous et al, 1993)

Trong hầu hết các bãi chôn lắp nước rỉ rác bao gồm chất lỏng đi vào bãi chôn lấp từ các nguôn bên ngoài (nước mưa ) và chất lỏng tạo thành trong quá trình phân hủy

* Quy trinh van hanh BCL: qua trinh xtr ly so b6 va chiéu sau chén lap;

“ Thời gian vận hành bãi chôn lấp;

" Diễu kiện khí hậu: độ ẩm và nhiệt độ không khí;

= Điều kiện quan lý chất thải

Các yếu tô trên ảnh hướng 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

Đo những yêu tô ảnh hưởng trên mà thành phân đặc trưng của nước rỉ rác ở một sô

nước trên thê giới được trình bày cụ thê trong Bảng 1.1 và Bảng 1.2

Canada (iii)

Thanh phan Don vi Pereira (5 năm | Clover Bar (Vận hành | BCL CTR đô

vận hành) tử năm 1975)

pH - 7,2 — 8,3 8,3 - COD mgOz/] 4.350 — 65.000 1.090 2.500 BOD mgO,/l 1.560 — 48.000 39 230

TKN - - 920 Chất rắn tổngcộng | mg/L 7.990 — 89.100 - - Chất rắn lơ lửng mg/L 190 — 27.800 - - Tổng chất rắn hòa tan | mg/L 7.800 — 61.300 - - Téng Phosphat (PO,) | mg/L 2-35 - -

Nguồn: (1): Lee & Jone, 1993

(ii): Diego Paredes, 2003

(iii): F Wang et al., 2004

(iv): KRUSE, 1994

bình bình

- Giai đoạn thủy phân ẻ

CT mg/L 100 — 5.000 2.100 36 — 36.146 6.701 N-NH; mg/L 30 — 3.000 750 <5~6.036 538 N-NO; mg/L 0-25 0,5 0,02 — 131 7,85 N-NO; mg/L 0,1— 50 3 0;1— 14.775 -20

Fe tổng mg/L 20 — 2.100 780 0,38 — 95,8 17,8

Zn mg/L 0,1 — 120 5 20 — 27.242 3.390

BOD; mgO,/L 20 - 555 1803 41 — 15.000 2.343 COD mgO,/L | 500—4.500 3.000 50 — 35.000 3.688 BOD; /COD - - 0,06 - - SO,” mg/L 10 — 420 80 18 — 14.968 2.572

Fe tổng mg/L 3 — 280 15 0,08 — 95,8 17,8

Zn - mg/L 0,03 - 4 0,6 20 — 27.242 3.390

Nguôn: (ATV, 1988 and ATV, 1993)

Bảng 1.3 Thành phần nước rỉ rác tại một số quốc gia Châu Á

Thái Lan

Thành phần | Don vj BCL Phitsanuclok NRR cũ (

BCL Khon- Kaen| BCL Saen- Suk ,

NRR mới () NRR ci (i) Mùa khô Mùa m

pH - 7,45 7,23 — 7,63 7,8 - 9,1

D6 dan dién | uS/cm 15.170 - 25.000- 26.500 | 9.700 — 2 COD mgOz/L 13.240 1.075—1.417 | 2.800-3.303 | 1.009—3 BOD; mgOz/L 9.170 145 — 533 600 — 700 100-8

SS mg/L 3.440 227 — 587 880 — 1.385 340 ~ 5

TS mg/L - - 11.390-13.490 | 7.900-11 N-NH; mg/L 1.400 - _ 1.883 — 2.049 28—1 N-NO; mg/L 0,14 - - - N-Org mg/L - - 79 — 117 33 -

| Nito tong mg/L - - 1.967 — 2.166 75 — 1

Nguon: (i): Chuleemus Boonthai Iwai and Thammared Chuasavath, 2002; Mitree

Siribunjongsak and Thares Srisatit, 2004;

(1): Kwanrutai Nakwan, 2002.

Nguồn: (ii): Kwanrutai Nakwan, 2002

(11): Jong-Chou Won et al., 2004

Tuy đặc điểm và công nghệ vận hành bãi chôn lấp khác nhau ở mỗi khu vự nhưng nước rỉ rác nhìn chung đều có tính chất giống nhau là có nông độ COD BOD; cao (có thê lên đên hàng chục ngàn mgO+2/L) đôi với nước rỉ rác mới và nôn

độ COD, BOD; thấp đối với BCL cũ Từ các số liệu thống kê trên cho thay, tron

rất thấp, ngoại trừ nông độ sắt

Khả năng phân hủy sinh học của nước rỉ rác thay đôi 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 Sự thay đổi này có thể được biểu thị qua tỷ lệ BOD,/COD,

trong thời gian da tỷ lệ này có thể lên đến 80-90%, với tỷ lệ BOD;/COD lớn hơn 0,4

chứng tỏ các chất hữu cơ trong nước rỉ rác dễ bị phân hủy sinh học còn đối với các

bãi chôn lấp cũ, tỷ lệ này thường rất thấp nằm trong khoảng 0,05 — 0,2, tỷ lệ thấp như vậy do nước rỉ rác cũ chứa lignin, acid humic và acid fulvic là những chất khó phân hủy sinh học

1.2 Hiện trạng xử lý nước rỉ rác tại Thành phố Hồ Chí Minh

Hiện nay trên địa bàn Thành phó Hỗ Chí Minh hiện hữu 3 Bãi Chôn Lắp Chất

Thải Răn Sinh Hoạt, bao gồm:

1 Bai Chén Lap Đông Thạnh (hiện nay chỉ tiếp nhận xà ban)

2 Bãi Chôn Lắp Gò Cát (vừa mới đóng cửa)

Ngoài ra còn có bãi chôn lấp Đa Phước vừa mới đi vào hoạt động và Khu

Liên Hợp Xử Lý Chất Thải Rắn ở huyện Tân Thành - Huyện Thủ Thừa - Tỉnh

Long An (hợp tác giữa Thành phố Hồ Chí Minh và Tinh Long An) đang trong giai đoạn lập dự án

Trong suốt quá trình hoạt động, kể cả sau khi đóng cửa như trường hợp của

bãi chôn lắp Đông Thạnh và Gò Cát, nước rỉ rác vẫn luôn là vấn đề môi trường bức

bối của Thành phó Hồ Chí Minh Khối lượng nước rỉ rác đang trở nên quá tải ở các bãi chôn lắp của thành phố và việc xử lý chúng trở nên quá sức đối với các công ty

xử lý nước thải Nguyên nhân là do cho đến hiện nay vẫn chưa có công nghệ xử lý nước rỉ rác nào đạt hiệu quả cả về khía cạnh kỹ thuật lẫn khía cạnh kinh tế

rác với các công nghệ xử lý khác nhau Đó là công ty VerMeer - Hà Lan VỚI phương pháp xử lý bang mang loc, Trung Tâm Công Nghệ và Quản Lý Môi Trường

CENTEMA với phương pháp xử lý sinh học và Trung Tâm môi trường ECO với

phương pháp sinh học kết hợp lọc màng Các đơn vị áp dụng công nghệ xử lý khác nhau cho các kêt quả khác nhau

Đối với Trạm xử lý nước rí rác công suất 400 m”/ngđ của công ty Ver Meer

— Hà Lan, theo nhận định ban đầu, đây là một trạm xử lý nước rỉ rac cua Ha Lan khá hiện đại với công nghệ được áp dung là công nghệ lọc màng Tuy nhiên, sau -_ một thời gian rất ngắn vận hành hiệu quả thì trạm xử lý nước rỉ rác này phải ngừng

hoạt động và kết quả là vấn đề ô nhiễm do nước rỉ rác Bãi Chôn Lắp Gò Cát gây ra

vẫn không được giải quyết triệt để

Mặc dù hệ thống xử lý cần phải ngưng hoạt động để hiệu chỉnh, nhưng vấn

đề xử lý nước rỉ rác là không thể trì hoãn khi mà hang chục mét khối nước thải phát

sinh hang ngày từ Bãi Chôn Lấp đang bị ứ đọng và gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng Trước tình hình này, đầu năm 2002, Trung Tâm Công Nghệ Môi Trường CENTEMA đã triển khai xây dựng trạm xử lý nước rí rác áp dụng phương pháp xử

lý sinh học với công suất 400 m /ngđ Với công nghệ xử lý sinh học chất lượng nước rỉ rác sau xử lý ban đầu đạt tiêu chuẩn xả thải nguồn loại B (TCVN 5945 — 1995) Tuy nhiên, sau một thời gian vận hành khoảng 6 - 8 tháng thì chất lượng

nước sau xử lý giảm dần -

Khắc phục những nhược điểm đã gặp phải trong quá trình vận hành trướ đây của Công ty VerMeer — Hà Lan và áp dụng những ưu điểm đạt được từ mô hìn nghiên cứu của Trung Tâm Công Nghệ & Quản Lý Môi trường CENTEMA, da năm 2003 một trạm xử lý nước rỉ rác kết hợp phương pháp xử lý sinh học & xử lý

hóa lý đã được xây dựng và đưa vào hoạt động do Trung Tâm Môi Trường EC

Hình 1.1 Nước rỉ rác trên Bãi Chôn Lắp Gò Cát, Thành phó Hồ Chí Minh

Tương tự như tại Bãi Chôn Lấp Gò Cát, Bãi Chôn Lap Phước Hiệp với công suất tiếp nhận rác khoảng 3000 tắn/ngày với thời gian hoạt động khoảng 5 năm

(2003 - 2007) cũng gặp những vấn đề môi trường liên quan đến nước rỉ rác Tại đây đầu tiên đã xây dựng hệ thống xử lý nước rỉ rác công suất 400 m”/ngày áp dụng ˆ phương pháp xử lý sinh học kết hợp xử lý hóa lý do Trung Tâm Công Nghệ và

Quản Lý Môi Trường CENTEMA thực hiện Tuy nhiên do chất lượng xử lý chưa

đạt yêu cầu nhật là chỉ tiêu N-NH; quá cao so với tiêu chuẩn cho phép từ 9 — 10 lần nên đã ngưng hoạt động Hiện nay tại bãi chôn lap Phước Hiệp đang vận hành hệ thống xử lý nước rỉ rác do công ty Quốc Việt lắp đặt với công suất 800 m’/ngay

Công nghệ xử lý do công ty Quốc Việt thực hiện là xử lý hóa lý trước khi xử lý bằng phương pháp sinh học Nhược điểm của hệ thống này là cần diện tích và sinh

ra nhiều bùn từ quá trình xử lý hóa lý Ngoài ra, để tăng hiệu quả xử lý và đảm bảo

_ chất lượng nước đạt tiêu chuẩn xả thải ra môi trường, Công ty Quốc Việt phải bơm nước từ kênh vào pha loãng để giảm nồng độ của các chất gây ô nhiễm môi trường

Theo nhận định của Sở Tài Nguyên Môi Trường Thành phố Hồ Chí Minh, các

công nghệ xử lý nước rỉ rác đang áp dụng tại bãi chôn lấp Phước Hiệp có chất

lượng nước sau xử lý về cơ bản đã đạt được tiêu chuẩn xả thải theo yêu cầu Tuy nhién van con một số vấn dé cần quan tâm:

— Nồng độ NH¿ vẫn còn khá cao so với tiêu chuân xả thải cho phép;

— Chưa giải quyết được hiện tượng nghẽn đường ông do sự lăng cặn của canxi;

— Các công đoạn hiện nay đang sử dụng các loại bê chứa mang tính chât tạm

Theo số liệu từ các bãi chôn lấp tại Việt Nam và các tài liệu tham khảo trong nước, ngoài nước, dựa vào thành phần và tính chất có thể phân chia nước rỉ rác thành 2 loại là nước rỉ rác mới và nước rỉ rác cũ Nước rỉ rác mới là nước vừa từ bãi

Tác ra với thời gian không quá 24h, còn nước rỉ rác cũ đã lưu tại các hồ chứa từ l

3 năm trở lên Thành phần nước rỉ rác tại các bãi chôn lấp tại Thành phố Hồ Ch

Minh được trình bày ở bảng sau:

Bảng 1.5 Thành phần nước rỉ rác từ các bãi chôn lấp Thành phố Hồ Chí Minh

93 — 202

Nước rỉ rác mới thường có pH thấp nằm trong khoảng 4,5 — 5,5; hàm lượng

chất hữu cơ cao (COD) dao động trong khoảng 38500 — 65000 mgOz/L, BOD

chiếm 70 ~ 80% COD, BOD của nước rỉ rác chủ yếu gây ra bởi acid béo hữu cơ bay

hoi (VFA — Volatile Fatty Acid); nồng độ VFA trong nước rỉ rác mới dao động từ

18 — 25 mg/L, VFA 1a thanh phần chính gây ra tính acid yếu của nước rỉ rác mới Thành phần kim loại nặng trong nước rỉ rác mới cao hơn so với tiêu chuẩn cho phép

(Cột B, TCVN 5945 — 2005) nhu Kém (Zn), Mangan (Mn) và đồng (Cu) Nước rỉ rác mới có độ cứng cao do chứa một loạt các lon hóa tri hai có nồng độ cao như

Mg”* (400 — 700 mg/L), Fe?" (200 mg/L), Ca?” (1700 — 2700 mg/L); nồng độ nitơ

dao động trong khoảng tir 1000 — 1800 mg/L trong đó nitơ ở dạng ammonium chiếm khoảng 70%, nitơ ở dạng hữu cơ chiếm 30%, nồng độ phosphate.cũng tương đối cao dao động trong khoảng từ 55 — 90 mg/L

Nước rỉ rác cũ thường có pH trong khoảng 7 — 8 Nông độ BOD thấp 200 —

735 mg/L, tỉ lệ BOD/COD rất thấp, đao động trong khoảng từ 0,2 — 0,24 chứng tỏ các chất hữu cơ có trong nước rỉ rác cũ rất thấp từ 26 — 33 mg/L Hau hét cdc kim loại nặng và ion kim loại gây ra độ cứng đều giảm rất thấp so với nước rỉ rác mới Nông độ phosphate trong nước rỉ rác cũ rất thấp từ 4 — 10 mg/L Nồng độ Nitơ tong hầu như không đổi so với nước rỉ rác mới, tuy nhiên hầu hết nitơ đều ở dạng ammonia, lượng nitơ hữu cơ rất thấp

Với quy trình vận hành bãi chôn lấp hiện nay tại Việt Nam, hàm lượng các chất hữu cơ trong nước rỉ rác giảm rất đáng kế chỉ sau hơn 1 năm hoạt động Tại bãi

chôn lắp Gò Cát, COD giảm từ 59750 mg/L xuống 1127 - 4000 mgOz/L, bãi chôn

lap Phước Hiệp COD giảm từ 50574 — 57235 mg/L xuéng 1375 — 2683 mg/L va bai chôn lắp Đông Thạnh sau 1 năm đóng bãi COD giảm từ 5653 mgOz/L xuống 916 —

1702 mgOz/L Khi bãi chôn lấp đạt đến giai đoạn én định, thành phần nước rỉ rác thường có giá trị pH tương đối cao (pH >8,0), điều này dẫn đến các kim loại như

calci, magne, sat, kim loai nặng ít hòa tan và kết tủa dưới dang sulfide Néng độ COD, BOD, tỉ lệ BOD/COD thấp, hàm lượng ammonium cao Tỉ lệ BOD/COD

thấp thể hiện nước rỉ rác chứa các hợp chất khó phân hủy sinh học cao (chủ yếu là -

humic)

Bên cạnh đó, thành phần nước ri rác cũng bị ảnh hưởng bởi các mùa trong năm Trong mùa khô, nồng độ các chất ô nhiễm cao hơn trong mùa mưa, chứng tỏ nước rỉ rác đã được pha loãng bởi nước mưa Ngoài ra, quá trình vận hành và quản

lý bãi chôn lắp cũng ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng nước rỉ rác Ví dụ như việc

bơm nước rỉ rác trở lại bãi chôn lắp làm quá trình phân hủy nhanh hơn

Sự thay đôi rất lớn về thành phần và tính chất của nước rỉ rác theo thời gian ảnh hưởng quan trọng đến quá trình vận hành và hiệu quả của hệ thống xử lý nước

rỉ rác Do đó việc hiểu rõ về thành phan va tinh chất của nước rỉ rác sẽ giúp cho nhà - công nghệ tránh được những sai lầm và lựa chọn công nghệ xử lý thích hợp phù hợp

với điều kiện của Việt Nam

Bang 1.6 Tính chất nước thải rỉ rác ở Bãi chôn lắp Phước Hiệp

Chỉ tiêu Don vi Nong d6 COD CSB mg/L 10000 BOD BSB5 mg/L 3000

NH, -N NH,-—N mg/L 1200

pH tối thiêu pH tối thiêu - 5,8

pH tối đa pH tối đa - _8,5

Ngu6n: Anh Tri Company &Environmental Choices, 2007.[6]

1.3 Tính cấp thiết của đề tài

1.3.1 Lựa chọn đối tượng nghiên cứu

Sau 05 năm hoạt động, ngày 01/08/2007, bãi rác Gò Cát chính thức đóng cửa qua hai năm lùi hẹn Toàn bộ 4000 tấn rác thải ra hàng ngày buộc phải chuyển về

chôn lấp tại bãi Phước Hiệp (thuộc Khu liên hiệp xử lý chất thải rắn Tây Bắc Thành

phó, huyện Củ Chi) trong khi BCL mới Đa Phước chưa hoàn thành Điều đáng lo

ngại là sau khi đóng cửa, trên 1000 mỶ nước rỉ rác/ngày vẫn phải tiếp tục xử lý Trong khi đó, với công nghệ xử lý rác hiện tại, công trường này chỉ có thê xử lý 400 mẺ/ngày Lượng nước rỉ rác còn lại buộc phải chuyển qua bãi rác Đông Thạnh, mặc

dù bãi rác này đã đóng cửa từ lâu

Do vậy, nước rỉ rác cũ đang là một vấn đề đau đầu cho các chuyên gia Nước

ri rac cũ có hàm lượng chất hữu cơ thấp hơn nước rỉ rác mới, đồng thời nồng độ các kim loại nặng hầu như là không có

Nước ri rác cũ thường có pH trong khoảng 7 — 8 Nồng độ BOD thấp 200 —

735 mg/L, tỉ lệ BOD/COD rat thấp, dao động trong khoảng từ 0,2 — 0,24 chứng tỏ các chất hữu cơ có trong nước ri rac cũ là những chất khó phân hủy sinh học Nồng

độ các acid béo bay hoi VFA còn trong nước rỉ rác cũ rất thấp từ 26 — 33 mg/L Hau hệt các kim loại nặng và ion kim loại gây ra độ cứng đều giảm rất thấp so với nước

rỉ rác mới Nồng độ phosphate trong nước rỉ rác cũ rât thâp từ 4 — 10 mg/L Nông

độ Nitơ tổng hầu như không đôi so với nước rỉ rác mới, tuy nhiên hâu hêt nitơ đêu ở dạng ammonia, lượng nitơ hữu cơ rât thâp Do vậy, vân đề các chỉ tiêu cân quan

tâm chỉ là pH, BOD, COD, Tổng Nitrogen

Có thể thấy được, hàm lượng chất hữu cơ trong nước rỉ rác cũ trở nên khó xử

lý vì đây hầu hết đều là chất hữu cơ khó phân hủy sinh học và sẽ không hiệu quả nếu như xử lý bằng các phương pháp thông thường Vì vậy, công nghệ sinh học thân thiện với môi trường sẽ cho hiệu quả cao, cũng như giá thành thấp, ít sinh ra sản phẩm phụ

1.3.2 Lựa chọn công nghệ áp dụng

Qua phân tích có thể thấy được hiện nay, nước rỈ rác vẫn còn là một vấn đề nan

giải của các chuyên gia môi trường Có thể thống kê lại được rằng công nghệ hiện nay áp dụng cho viêc xử lý nước rỉ rác bao gồm các loại sau:

~_ Phương pháp xử lý sinh học

— Phương pháp xử lý hóa lý

— Phương pháp lọc cát, lọc màng, lọc than hoạt tính

Nước rỉ rác có hàm lượng chất hữu cơ cao, do vậy phương pháp xử lý sinh học

là hiệu quả và cần thiết, tuy nhiên hiệu quả của phương pháp này lại không én định

khi chỉ cho hiệu quả xử lý cao đối với nước rỉ rác mới, không tạo ra sản phẩm phụ,

và đặc biệt là có giá thành thấp Tuy vậy, đối với nước rỉ rác cũ, phương pháp này

hầu như không có hiệu quả đối với việc xử lý chất hữu cơ khó phân hủy

Trên thực tế, biện pháp hóa lý thường được sử dụng là biện pháp keo tụ Tuy

nhiên, chỉ ứng dụng độc lập thì hầu như nước sau xử lý không đạt tiêu chuẩn thái

bỏ Ngoài ra, giá thành xử lý băng phương pháp này cao vì phải sử dụng một lượng

rất lớn hóa chất và phát sinh một lượng bùn cần xử lý

Tương tự như áp dụng quá trình keo tụ, phương pháp màng lọc có thê loại bẻ triệt để các chất ô nhiễm trong nước rỉ rác nhưng nêu áp dụng riêng lẻ nó sẽ khôn

nhiên băng thực vật đang là xu hướng mới cho thấy nhiều dấu hiệu khả quan

1.4 Mục tiêu nghiên cứu Nghiên cứu khả năng xử lý nước rỉ rác của cây Dầu Mè (Jaropha curcas L.) ở các nồng độ và thời gian lưu nước khác nhau để giải quyết ô nhiễm theo hướng thân thiện với môi trường, ứng dụng cho bãi chôn lấp Gò Cát

1.5 Nội dung thực hiện

_— Tuyển chọn giống thực vật: cây Dau Mé (Jatropha curcas L.) nuôi trồng và tạo điều kiện thích nghĩ cho cây

— Bé tri thi nghiệm

= Vận hành mô hình xử lý nước rỉ rác sử dụng cây Dầu Mè (Jafropha curcas

L.) Ðo đạc thông số (Nhiệt độ, pH, BOD:, COD) của nước rỉ rác trước và sau

1.6 Đối tượng nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu là nước rỉ rác cũ phát sinh từ bãi chôn lấp Gò Cát đã đóng

cửa từ tháng 7/2007, nhưng vẫn tiếp tục phát sinh khoảng 1000 mẺ/ngày Nước rỉ

rác cũ đã trở nên cực kỳ khó xử ly do hàm lượng chất hữu cơ trong nước hầu hết là

các chất hữu cơ khó phân hủy sinh học, tỷ lệ BOD/COD thấp | 1.7 Thời gian, địa điểm, phạm vi nghiên cứu

Thời gian nghiên cứu: Từ tháng 11/2007 đến tháng 8/2008

Địa điểm nghiên cứu: Địa điểm đề tài thực hiện là khu thí nghiệm của khoa Công

Nghệ Môi Trường của Trường Đại Học Nông Lâm Các mẫu phân tích được thực

hiện ở Trung Tâm Chuyển Giao Công Nghệ Môi Trường và Phòng thí nghiệm khoa Môi Trường và Công Nghệ Sinh Học, Trường Đại Học Kỹ Thuật Công Nghệ Thành

phô Hồ Chí Minh

Phạm vi nghiên cứu: Do thời gian thực hiện có hạn đề tài chỉ thực hiện trên đối

tượng nghiên cứu như sau:

— Đối tượng nghiên cứu: mẫu nước rỉ rác là nước rỉ rác cũ, lấy ở bãi chôn lap

Gò Cát

— Thực vật sử dụng: cây Dau Mé (Jatropha curcas L.)

— Mô hình thí nghiệm: cánh đồng tưới, tưới nhỏ giọt

Trong những năm gần đây, người ta quan tâm rất nhiều về công nghệ sử

dụng thực vật để xử lý môi trường bởi nhiều lý do: diện tích đắt bị ô nhiễm ngày

càng tăng, các kiến thức khoa học về cơ chế, chức năng của sinh vật và hệ sinh thái,

áp lực của cộng đồng, sự quan tâm về kinh tế và chính trị, Hai mươi năm trước

đây, các nghiên cứu về lĩnh vực này còn rất ít, nhưng ngày nay, nhiều nhà khoa học

đặc biệt là ở Mỹ và châu Âu đã có rất nhiều đề tài nghiên cứu cơ bản và ứng dụng

công nghệ này như một công nghệ mang tính chất thương mại Hạn chế của công nghệ này là ở chỗ không thê xem như một công nghệ xử lý tức thời và phô biến ở _ mọi nơi Tuy nhiên, chiến lược phát triển các chương trình nghiên cứu cơ bản có thể

cung cấp được các giải pháp xử lý đất một cách thân thiện với môi trường và bền vững Năm 1998, Cục môi trường Châu Âu (EEA) đánh giá hiệu quả kinh tế của

các phương pháp xử lý kim loại nặng trong đất bằng phương pháp truyền thống và |

phương pháp sử dụng thực vật tại 1.400.000 vị trí bị ô nhiễm ở Tây Âu, kết quả cho

thấy chỉ phí trung bình của phương pháp truyền thống trên 1 hecta đất từ 0,27 đến

1,6 triệu USD, trong khi phương pháp sử dụng thực vật chỉ phí thấp hơn 10 đến

1000 lần

Phytoremediation là phương pháp, kỹ thuật mới để cải tạo môi trường bị ô

nhiễm bằng việc sử dụng các lọai thực vật có khả năng hấp thụ chất ô nhiễm trong môi trường đất hay nước Trong khi các phương pháp xử lý hóa học tốn kém, tạo ra nhiều sản phẩm vô cơ và chất độc hại không kiểm sóat, thực vật giải ô nhiễm là

phương pháp đơn giản, chỉ phí thấp và hơn cả là cuối giai đọan không tạo ra các sản

phẩm độc hại Mặt khác thực vật giải ô nhiễm còn có thê tái sử dụng cho mục đích

kinh tế khác

Cơ chế xử lý ô nhiễm bằng thực vật

—_ Từ không khí vào lá cây (dạng khí — dang hat)

— Bay hơi từ đất và đi vào lá cây

—_ Các hạt đất dính vào thân và lá cây (bắn lên do nước mưa)

— Hấp thu cân bằng giữa các hạt đất và dịch đất

— _ Vận chuyền từ đất vào rễ cây

— Vận chuyển trong hệ thống mạch

— _ Vận chuyền từ chồi sang quả thông qua dịch libe

Công nghệ xử lý ô nhiễm môi trường bằng thực vật bao gồm các dạng:

— Bay hơi (Phyto-volatilization)

Xử lý ô nhiễm bằng thực vật được xem là một giải pháp khá khả quan và thân thiện

với môi trường Riêng đối với đối tượng nước rỉ rác, sử dụng thực vật để xử ly két hop voi công nghệ hóa lý cũng là một hướng mới ở cả Thế giới lẫn Việt Nam Một

ví dụ về việc xử lý nước rỉ rác băng thực vật đó là công nghệ xử lý nước ri rac Bai

Chôn Lấp Buckden South đã được triển khai ở miền Đông nước Anh | Công nghệ xử ly nước ri rac Bai Chon Lap Buckden South (miền Đông nướ

Anh)

Hệ thống xử lý nước ri rác của Bãi Chôn lấp này gồm 2 bể SBR hoạt động son

song nhằm khử BOD và nitrate hóa Nước sau xử lý sinh học tiếp tục xử lý bố sun

bằng bãi lau sậy 1 có diện tich 2000 m’ Tiếp theo là quá trình oxy hóa mạnh bằng ozone nhằm phá vỡ dư lượng thuốc bảo vệ thực vật thành các chất hữu cơ phân tử nhỏ hơn Các chất hữu cơ này phân hủy sinh học ở bãi lau sậy 2 trước khi xả vào song Ouse Sơ đồ dây chuyền công nghệ xử lý nước ri rác này được thể hiện ở hình

1.3 và chất lượng nước rỉ rác sau xử lý được thé hiện ở bảng 1.3

Nước rỉ rác >| SBR >| Bai lau say | Bé oxy hoa }—>] Bé AASBR

lap Buckden South

Nước rỉ rác Đầu ra Bãi lau sậy | Daurabé | Bãi lau sậy

Ở Việt Nam, trong thời gian gần đây, cũng đã có một số nghiên cứu của

Khoa Môi Trường, Đại Học Nông Lâm; Viện Địa Lý và Tài Nguyên thực hiện về việc dùng các thực vật thủy sinh (We/iver, cỏ vol, lau say ) xử lý nước rỉ rác trên

mô hình đất ngập nước Võ Minh Sang (2006) đã nghiên cứu xử lý nước rỉ rác bằng

cỏ Vetiver trên mô hình đất ngập nước và đã có những kết quả khả quan ban đầu khi xử lý nồng độ nước rỉ rác 15% tương ứng BOD:: 900mg/L; COD: 1200mg/L;

Nito tổng: 130mg/L là thích hợp nhất Đầu ra xấp xỉ loại B TCVN 5945 — 2005 và

đạt tiêu chuẩn thải ở một số nước phát triển: Nhật, Đức, liên hiệp các nước châu

— Hiện nay, nước rỉ rác cũ tại Gò Cát đã lên đến hơn 1000 m”/ngày, vượt quá công suất 400 m”/ngày của trạm, do vậy một ngày phải chuyền 800 mỶ nước

rỉ rác từ bãi Gò Cát sang bãi chôn lắp Đông Thạnh để xử lý Việc này làm tốn kém một khoản chỉ phí khá lớn cho việc chuyên chở Vì vậy, việc xử lý

nước rỉ rác tại chỗ bằng công nghệ này sẽ giúp giảm chi phí vận chuyển nước

rỉ rác đi nơi khác

— Đây là một phương pháp thân thiện với môi trường, do vậy sẽ nhận được sụ

ủng hộ của các dự án đâu tư

- — Chi phi st dụng cho việc xử lý nước rỉ rác bằng thực vật tương đối thấp, chi bằng khoảng 10-20% so với các phương pháp truyền thống khác

— Biện pháp xử lý này ít phát sinh chất thải thứ cấp hơn và không gây ra mùi

hôi thối

—_ Quỹ đất ở các bãi chôn lắp đã đóng bãi hiện nay còn rất lớn Sau khi đóng

bãi, chất thải rắn chôn lấp còn tiếp tục diễn ra quá trình phân hủy sinh học trong khoảng 10 - 15 năm nữa Vì vậy, dé tìm ra được mục đích sử dụng

thích hợp cho đất trống ở bãi chôn lấp đã đóng bãi cũng là một vấn để đáng © quan tâm Các thực vật vừa có khả năng xử lý nước rỉ rác vừa thu được lợi nhuận về kinh tế là giải pháp ưu tiên được lựa chọn

Nhược điểm

— Biện pháp xử lý nước băng thực vật chỉ giới hạn cho tầng đất nông, nước

chảy và nước ngầm Điều này là một nhược điểm đối với phương pháp xử lý

nước thải băng thực vật, nhưng lại là một ưu điểm khi xử lý nước rỉ rác trên

diện tích trống của bãi chôn lấp Thông thường, khi đóng bãi, sau lớp phủ

cuối cùng bằng High Density Polyethylen, bãi chôn lấp sẽ được pha bang

một lớp đất trồng có chiều đày khoảng 0,5 — 1 m Lớp đất trằng cây này rất mỏng, do vậy sẽ rất thích hợp cho các cây rễ nông và phù hợp cho việc xử lý nước rỉ rác -

—_ Tích luỹ nhiều chất ô nhiễm độc hại sẽ gây độc cho cây

— Khả năng hấp thụ sinh học và độc tính của các sản phẩm phân huỷ chưa

duge xac dinh _

— Chậm hơn các phương pháp truyền thống

— Chỉ thích hợp với các chất ô nhiễm ưa nước

—_ Chất ô nhiễm có khả năng đi vào chuỗi thực phẩm thông qua động vật ăn cây

cỏ Do vậy, loại thực vật lựa chọn phải là thực vật không được đưa vào chuỗi thức ăn của động vật cũng như con người

No,

— Các chất ô nhiễm có khả năng ngâm sâu hơn vào nước ngâm theo rễ sâu

Điêu này là không có khi xử lý nước rỉ rác trên bãi chôn lâp

2.3 Giới thiệu về tiêm năng của loại thực vật được lựa chọn

2.3.1 Giới thiệu đặc tính hình thái học của cây Dau Mé (Jatropha Curcas L.)

Cây Jatropha curcas L., ho Euphorbiaceae cé tén tiéng Việt là Dầu Mè (nông dân gọi là cây CỌC rào), có nguồn gốc từ Trung và Nam Mỹ Từ xa xưa cây Jatropha curcas đã được sử dụng như một cây thuốc Tên gọi Jatropha bắt nguồn từ tiếng Hy Lạp iatros (doctor — bác sĩ) và trophe (food — thực phẩm) Tùy theo điều kiện đất đai và khí hậu của riêng mình mà mỗi quốc gia tìm kiếm và phát triển một

số loại cây trồng để sản xuat dau diesel sinh học (biodiesel) Ví dụ : các nước Châu

Au san xuat dau diesel sinh học từ cây Cải dầu ; Brazil va Trung Quốc sản xuất cồn

để làm xăng pha cồn (gasohol) ; Malaysia và Thái Lan sản xuất dầu diesel sinh hoc

từ dầu của cây Cọ dầu và cây Jatropha curcas L ; An Độ san xuat dau diesel sinh

học từ dầu của cây Dầu Mè (Jaropha curcas L.), họ đã bắt đầu nghiên cứu van đề

từ 20 năm nay

Trên các cơ sở các tài liệu khoa học và những thành tựu đã đạt được trên Thế

giới cho thấy cây Dầu Mé, có thể sinh trưởng, phát triển trên cả những vùng đất rất

xấu, rất khô hạn, đang bị sa mạc hóa với lượng mưa từ 300 mm/năm, có độ cao từ 0

— 500 m so với mặt nước biển Cây có dạng thân bụi, sống lưu niên, có thể cao đến

5 m, trong sản xuất, chiều cao không để đến 2 m cho tiện thu hoạch Hoa ra quanh]

năm nếu như có tưới, nếu không chủ yếu vào mùa mưa Quả có 3 ngăn, trong chứa hạt oval hình màu đen, kích thước 2 x 1 cm Khi phơi khô quả có thể lấy hạt ra dễ

ding Đời sống kinh tế của cây có thể kéo dài 20 — 30 năm Theo tài liệu thế giới,

cây cho năng suất ôn định từ năm thir 4 — 5 Nang suất của hạt phụ thuộc vào loại

đất và độ âm đất trồng, trung bình có thể thu hoạch được 5 — 6 tấn hạt/ha/năm ở các vùng đất cần cỗi, không có tưới và 10 — 12 tắn hạt/ha/năm ở vùng có đầu tư và kh

hậu đất đai tốt Nếu chiết ép tốt 3 — 3,5 kg hat có thể cho | lit dầu thô Những sả

phẩm thu được từ cây Dầu Mè, rất phong phú như dầu diesel sinh học, được liệu

+ nông phâm, phâm màu Dựa trên nguôn gốc, đặc điêm sinh thái cùng công năng c

Vệ chê biên dâu từ hạt cây Dâu Mè, cho đên nay đã có nhiêu kêt quả nghiên

cứu, nhiều quốc gia đã đi vào sản xuất số lượng lớn thành một ngành công nghiệp

với các dây chuyền công nghệ để chế biến ra các sản phẩm chính là dầu diesel sinh

học và các sản phẩm phụ như glycerol, thuốc sâu sinh học, phân hữu cơ, giá thể

trồng cây

Hình 2.2 Cây Dầu Mè (Jaropha Curcas L.)

_ Cây Dầu Mè (7øropha curcas L.) không biết được đu nhập vào Việt Nam từ

bao giờ và cũng được sử dụng như một cây thuốc (Từ điển Cây thuốc Việt Nam, Võ Văn Chi, NXB Y học, 1999) Khoảng vài chục năm trở lại đây các nhà khoa học

thấy từ hạt cây của cây Dầu Mè có thể tách chiết sản xuất được dầu diesel sinh hoc

Việc sản xuat dau diesel sinh học hoàn toàn có thẻ cạnh tranh được với dầu diesel từ

dầu mỏ mà vẫn bảo vệ môi trường sinh thái

Tóm lại, cay Dau Mé (Jatropha curcas L.) phi hợp dé trồng ở Việt Nam là do:

e Cây Dầu Mè (2zropha curcas L.) thích hợp với điều kiện đất đai, khí hậu

nhiệt đới Sinh trưởng nhanh, cây bắt đầu cho quá sau 6 tháng đến 1 năm

e CAy Dau Mé (Jatropha curcas L ) là cây chịu hạn, có thể trồng được trên các

vùng đất đai cần cỗi, đất đai ven biển, đất bờ kênh ven suối, hầu như không

cần chăm sóc như với các cây khác

e Trồng cây Dầu Mé (Jatropha curcas L.) bao vé đất rất tốt và chống xói mòn

trên đất dốc

e C4y cho nang suất dau cao : 2500 — 3000 lít dầu biodiesel/ha/năm

e _ Đây là loại cây bụi lưu niên, trồng một lần có thê sống 30 — 40 năm

e_ Bã ép từ cây này có thể làm phân bón hữu cơ cao cấp vì có chứa hàm lượng protein cao và một số chất phòng ngừa sâu bệnh

e Tréng cay Dau Mé (Jatropha curcas L ) cần đầu tư vốn thấp/đơn vị diện tích, tạo việc làm cho người nghèo

e_ Công nghệ chế biến đầu biodiesel từ cây Dau Mè (Jatropha curcas L.) tuong

đôi đơn giản, có thê thực hiện với các thiệt bi chê tạo trong nước

2.3.2 Triển vọng sử dụng Dâu Mè đề xử lý nước rỉ rác

Nước rỉ rác đang là vấn đề nan giải của các bãi chôn lấp trong Thành phó Hồ

Chí Minh Điều này đòi hỏi một công nghệ xử lý với giá thành thấp, hiệu quả cao,

thân thiện với môi trường

Qua những điều tra trước đó đã cho thấy công nghệ hóa lý kết hợp với sinh

học là giải pháp đúng đắn nhất trong điều kiện hiện nay Nhưng qua thời gian vận

hành, công nghệ sinh học nhân tạo đã bộc lộ những nhược điểm nhất định, có những hạn chế về tốc độ và hiệu quả làm việc đối với nước rỉ rác cũ Do vậy công nghệ sinh học tự nhiên sử dụng thực vật dé xử lý chất ô nhiễm là một công nghệ

mới dang duoc dé xuat

Cay Dau Mé (Jatropha curcas L.) 1a mét cay cé hiéu qua cao vé mat kinh té,

với những ứng dụng mà nó đem lại Toàn bộ cây đều có giá trị sử dụng cao Ngoài

tiềm năng chính về khả năng sản sinh biodiesel, cay Dau Mé con cho ra đời các sản phâm phân bón hữu cơ, làm xà phòng, có khả năng cải tạo đất hạn hán, đất xấu Đây được xem như là một loại cây xóa đói giảm nghèo, trồng được trên môi trường

đất xấu, với những điều kiện khí hậu khắc nghiệt

Trong hiện trạng bãi chôn lấp đã đóng cửa hiện nay, diện tích các đồi trọc còn rất lớn Phủ xanh các đôi trọc này là một việc làm cân thiết, nhưng việc chọ lựa loại thực vật nào cũng là một vân đề quan trọng Trong điều kiện hiện nay, tì

một loại thực vật có đời sống ồn định, chống chịu được môi trường đất xấu, khí hậu

khắc nghiệt phù hợp với môi trường bãi chôn lắp là điều không dễ Cây Dầu Mè đã bộc lộ những ưu điểm về hình thái, sinh lý, sinh thái phù hợp với điều kiện môi

trường khắc nghiệt, có khả năng xử lý ô nhiễm môi trường và đem lại lợi nhuận cao

Xử lý nước rỉ rác kết hợp phủ xanh bãi chôn lap đã đóng cửa, đồng thời đem

lại những hiệu quả về mặt kinh tế là điều mà nghiên cứu đang cố gắng đem lại Trong nghiên cứu này, tác giả hướng đến mục tiêu vừa xử lý nước rí rác vừa tạo ra

sản phẩm thân thiện với môi trường Do vậy, nghiên cứu hướng đến: Loại thực vật

này có khả năng xử lý ô nhiễm không? Có thể xử lý với lưu lượng và nồng độ, tải

2.4 Tình hình nghiên cứu ngoài nước

Trên Thế giới, cây Dầu Mè được sử dụng cho rất nhiều mục đích khác nhau,

trong đó có thê kế đến như: nhiên liệu sinh học, cải tạo đất bạc màu

Nhiên liệu sinh học

Cho đến nay, Ân Độ là một trong những quốc gia đầu tư khá nhiều cho việc

sản xuất dau diesel sinh học từ cây Dầu Mè, họ đã xây dựng dự án trồng 5 triệu ha cây Dầu Mè Các chuyên gia Ấn Độ cho biết trên toàn nước của họ có thể khai thác _

40 triệu ha đất khó canh tác cho việc trồng cây Dầu Mè Theo thống kê chưa đầy

đủ, có khoảng 40 Viện Nghiên Cứu Nhà Nước và Công ty tư nhân nghiên cứu, sản xuất những sản phẩm khác nhau từ cây Dầu Mè trong đó dự kiến đến năm 2010

lượng dau diesel sinh hoc cha Án Độ sản xuất sẽ đạt được con số 40 triệu tấn Để

tạo ra cả vùng nguyên liệu đầu điesel sinh hoc 6n định, người ta đã tiến hành nghiên

cứu chỉ tiết về cây Dâu Mè, cả về chọn tạo giống cho tới kỹ thuật canh tác, đánh giá

hiệu quả kinh tế của cây Dầu Mè, nghiên cứu cơ cấu cây xen, nghiên cứu mật độ và

phương pháp bón phân, đốn tỉa cành Kết quả đã đưa ra nhiều giống cây có năng

suất cao, hàm lượng dầu đạt 35 — 40%, khuyến cáo mật độ trồng từ 1600 — 2500

cây/ha Cây Dầu Mè được khuyến cáo trồng trên đất đồi nghèo dinh dưỡng và thiếu nước tưới nhờ cây có khả năng chiu han tot

Cái tạo đất

Cũng tại Án Độ, Dầu Mè được coi là cây bảo vệ và cải tạo đất, cây xóa đói

giảm nghèo vì mức độ đầu tư thấp nhưng có khả năng khai thác nhiều năm (có thể đến 50 năm, khai thác có hiệu quả trong vòng 30 năm) Người ta đã tính toán chỉ phí trồng mới chỉ hết 500 USD/ha (khoảng 8 triệu đồng), các năm tiếp theo chỉ phí thấp hơn nhiều, chỉ 100 USD/năm (khoảng I,6 triệu đồng) Trong khi năng suất trung bình đạt 7 — 8 tắn/ha mỗi năm

Khía cạnh về xử lý nước thải chưa được đề cập nhiều đến trong các tài liệu

Ở Indonesia, người ta đã trồng thử nghiệm cây Dầu Mè trên bề mặt của bãi chôn lấp

sau khi đóng bãi

_2.2 Tỉnh hình nghiên cứu trong nước

Trong mấy năm gần đây, các nhà khoa học của Viện Sinh Học Nhiệt Đới,

Phân Viện Hóa Học & Các Hợp Chất Thiên Nhiên đã nhập nội, trồng thử nghiệm

cây Dầu Mè tại tỉnh Bình Phước, Ninh Thuận và đã thu được hạt sau 6 tháng trồng

Hiện nay, ở nước ta đã có những quy trình kỹ thuật sản xuat dau diesel sinh hoc tir

mỡ cá ba sa và dầu một số cây trồng như dầu hạt cao su, dầu hạt bông Riêng hạt

của câu Dầu Mè vì chưa đủ lượng để sản xuất thử nên chỉ mới giới hạn ở nghiên cứu trong phòng thí nghiệm của một số cơ sở như Viện Sinh Học Nhiệt Đới, Phân

Viện Hóa Học & Các Hợp Chất Thiên Nhiên, Viện Khoa Học Vật Liệu Ứ ng Dụng,

Đại Học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh và một số doanh nghiệp Khi diễn ra

Hội Thảo lần thứ nhất về Nhiên Liệu Sinh Học (Biodiesel va Biofuel), cdc tác giả Thái Xuân Du, Nguyễn Văn Uyễn, Lê Võ Định Tường (Viện Sinh Học Nhiệt Đới)

và Nguyễn Công Hào (Phân Viện Hóa Học Các Hợp Chất Thiên Nhiên) đã tiến

hành công bô các kêt quả nghiên cứu của mình vê máng này

Trong tháng 11/2007 vừa qua, có 2 đơn vị ở Việt Nam là Đại Học Bách

Khoa Thành phố Hồ Chí Minh và Viện Sinh Học Nhiệt Đới phối hợp cùng khu

Nông Nghiệp Công Nghệ Cao đã đưa vào nhân rộng giống cây này và trồng thủ

nghiệm ở khu vực Tây Nguyên trong giai đoạn 2008 — 2010

}

Xét về khía cạnh xử lý nước thải của cây Dau Mé (Jatropha curcas L.), 6

Việt Nam chưa.có bất kỳ một nghiên cứu nào trong lĩnh vực này

CHUONG 3

Ý NGHĨA KHOA HỌC, XÃ HỘI VÀ KINH TE ©

3.1 Y nghĩa khoa học

Đề tài đưa ra được cơ sở khoa học cho việc sử dụng loai thyc vat Jatropha

curcas L vừa có khả năng xử lý ô nhiễm theo hướng thân thiện môi trường vừa có khả năng tạo ra sản phâm biodiesel |

Đề tài đáp ứng được cả tính mới về khoa học và thực tiễn vì cho tới nay ở Việt Nam chưa có một nghiên cứu nào về tiềm năng xử lý nước thải của cây

Jatropha curcas L

Đề tài mở ra hướng mới trong đa dạng sinh học, góp phần bảo vệ môi

trường, đồng thời sử dụng hợp lý và hiệu quả tài nguyên đất nông nghiệp Toàn bộ sản phẩm thu được từ cây Jaropha curcas L đều phục vụ hiệu quả cho những hoạt động của con người mà không đưa trực tiếp vào chuỗi thức

ăn của con người Khô dầu nhiều chất đạm (38% protein, có tai ligu 60%

protein thô) có thể làm phân hữu cơ (NPK = 2,7: 1,2: 1) Phân hữu cơ từ khô bã cây này cho thấy có tác dụng điệt tuyến trùng trên một số cây trồng Sinh khối vỏ, quả, thân, lá có thể sản xuất biogas, phân hữu cơ Dầu có thể

sản xuất xà phòng, thắp sáng, nấu nướng, vecni dầu bóng

Trồng cây Jafropha curcas L giúp giảm thiểu khí thải do hiệu ứng nhà kính,

không thải ra khí gây ung thư, bệnh tật, quái thai, di tật bam sinh

Cây Jatropha curcas L góp phần chông xói mòn, thổi mòn, cát bay di động,

cố định CO; một lượng tương đương 10 tắn/ha/năm

Bộ rễ cây góp phần tăng độ ẩm cho môi trường, tăng dự trữ nước, cải tạo đất

tốt Lá cây rụng xuống cũng là một nguồn mùn dinh dưỡng để tăng mùn cho

dat va nudi giun, trun

— Có thê tăng sản phẩm nhờ trồng xen với các cây khác như gừng, nghệ, neem,

keo, bạch đàn tạo vi khí hậu cho trông xen hoa màu, các cây kinh tê khác, |

đồng thời còn tạo bóng ram va cảnh quan cho khu vực |

3.2 Ý nghĩa xã hội

— Tìm ra một loại thực vật mới vừa giải quyết được vấn đề ô nhiễm môi

trường, vừa có khả năng tạo ra dầu diesel sinh học, điều này sẽ giúp hạn chế

được ô nhiễm môi trường nghiêm trọng do nước rỉ rác gây ra |

— Việt Nam hiện nay có đến 9,33 triệu hecta đất hoang hóa, trong đó có đến 7,55 triệu ha đang chịu tác động mạnh của sa mạc hóa Nước ta có tới 400.000 ha đụn và bãi cát di động; 120.000 ha đất bị xói mòn nặng (chủ yếu

ở Tây Bắc, Tây Nguyên); 300.000 đất khô hạn theo mùa hoặc vĩnh viễn (chủ yêu ở Nam Trung Bộ, Ninh Thuận, Bình Thuận và Khánh Hòa) Chúng ta cũng còn hàng chục triệu ha đất trồng không có hiệu quả kinh tế cần tìm cây trồng khác có hiệu quả kinh tế hơn Trồng cây Dầu Mè sẽ góp phần cải tạo

đất, sử dụng hiệu quả lượng đất hoang hóa, chống xói mòn, Mặt khác, nó lại

không tranh giành đất với cây lương thực và cây ăn quả, cây công nghiệp

khác |

— Trồng cây Dầu Mè còn tạo thêm công ăn, việc làm cho nông thôn, đặc biệt là

người nghèo và phụ nữ Theo kinh nghiệm thế giới cho thấy có thể tạo việc

lam cho 45 lao động thường xuyên và 840 lao động thời vụ cho 1000 ha Đó

là chưa kể các lao động chế biến khác

— Giảm tỷ lệ các bệnh tật như ung thư, quái thai, dị tật bằm sinh do giảm ô nhiễm không khí

— Tiết kiệm ngoại tệ mạnh

— Dễ tìm nguồn vốn đầu tư vì ngân hàng thế giới (WB), ngân hàng phát triển

Chau A (ADB), déu thấy lợi ích và dang tăng tý lệ cho vay

3.3 Ý nghĩa kinh tế

— Xử lý chất thải bằng thực vật là biện pháp ít tốn kém chi phí so với các biện

| pháp khác Thực tế cho thấy xử lý ô nhiễm bằng thực vật chỉ chiếm khoảng

10 — 20% so với các biện pháp xử lý khác

— Đây là mô hình xử lý ô nhiễm kết hợp tạo sản phẩm phụ có giá trị Nhân

rộng mô hình trồng cây Dầu Mè vừa có khả năng xử lý ô nhiễm, sau đó có

thể thu biodiesel rất hiệu quả về mặt kinh tế

— Cây Dầu Mè tạo ra một lượng dầu diesel sinh học lên dén 3000 lit/ha/nam

Lượng dầu này sẽ góp phần thay thế dần lượng dầu diesel truyền thống sẽ giảm chi phí cho nhiên liệu

— Tăng lợi nhuận thu được từ các sản phẩm của cây Dâu Mè

3.4 Tính mới của đề tài

Trên Thế Giới, Cây Dầu Mè (Jz/ropha curcas L.) được biết đến như một nguồn nhiên liệu diesel sinh học đồi dào Án Độ đã nghiên cứu về cây này hơn 20

năm nay, đang phát triển với quy mô rất lớn Nhưng nghiên cứu về khả năng xử lý

nước thải của cây này thì hầu như chưa có và chưa được phô biên trên quy mô lớn

Cây Dầu Mè (Jaropha curcas L.) là giống cây nhập vào Việt Nam với thời

gian chưa lâu và cũng chưa phổ biến Nhận thấy đây là một giống cây có tiềm năng

_ sinh biodiesel lớn, Viện Sinh Học Nhiệt Đới, Viện Hóa Học Các Hợp chất thiên

nhiên đã tiến hành nhân rộng giông cây này

Về khả năng xử lý nước thải đặc biệt là nước rỉ rác, chưa có một nghiên cứu

nào ở Việt Nam được thực hiện Vì vậy, đề tài mạnh dạn nghiên cứu về vấn đề này

nhằm tìm ra một hướng đi hoàn toàn mới về khả năng xử lý nước rỉ rác của cây: Dầu

Mé (Jatropha curcas L.) V6i định hướng là một cây công nghiệp, sản phẩm của

cây có khả năng đem lại hiệu quả kinh tế cao, lại không có mặt trong chuỗi thức 4 của con người, tác giả mong muôn được thử nghiệm khả năng xử lý nước rỉ rá

bằng cây Dầu Mé (Jatropha curcas L.) Tan dung duge khoang tréng của lớp phủ

đỉnh bãi chôn lâp, xử ly được nước rỉ rác, đem lại hiệu quả kinh tê cao từ san phim của cây, đó là những mục tiêu tác giả hướng đến trong đề tài này

CHUONG 4

- MÔ HÌNH VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

4.1 Phương pháp nghiên cứu 4.1.1 Nghiên cứu tài liệu

— Điều tra về thành phần, tính chất nước rỉ rác tại các bãi chôn lắp của Thành

phố Hồ Chí Minh, đặc biệt là nước rỉ rác cũ tại các bãi chôn lap đã đóng cửa

Tìm hiểu các công nghệ xử lý hiện hữu, các nghiên cứu xử lý nước rỉ rác bằng thực vật đã và đang nghiên cứu

— Nghiên cứu các tài liệu sẵn có về cây Dầu Mè (Ja#opha curcas L.) ở Việt

Nam |

— Khảo sát thực địa, vùng lựu trú, lấy mẫu, chụp ảnh

— Điều tra thực địa về tình hình sinh trưởng và phát triển của cây, khả năng

nhiễm sâu bệnh

4.1.2 Nghiên cứu thực nghiệm

Bỗ trí thí nghiệm

Thí nghiệm kiểm tra khả năng xử lý của cây Dầu Mè theo mô hình khối hoàn toàn

ngẫu nhiên với ở 5 nồng độ nước rỉ rác 5%, 10%, 15%, 20%, 25%, lặp lại 3 lần và

mẫu đối chứng không trồng cây để kiểm tra theo sơ đô bô trí sau:

Bảng 3.1 Sơ đồ bố trí thí nghiệm nồng độ nước ri rác cho Dầu Mè

Phân bố nông độ DC-1 | 25% | 10% | 15%

DC-2 | 15% | 20% | 10%

DC-3 | 20% | 25% | 5% : ĐC-4 | 5% | 15% | 20%

DC-5 | 10% | 5% | 25%

Ghi chu: 5, 10, 15, 20 va 25% là nông độ pha loãng nước rỉ rác

ĐC là lô đối chứng với các nông độ khác nhau (1, 2, 3, 4 và 5)

4.1.2.1 Giai đoạn 1 (Nuôi dưỡng): cây Dau Mè (Jatropha curcas L.) được

trồng trong môi trường đất cát trong cho đến khi hình thành bộ rễ (60 ngày).Cây được trồng bằng 2 phương pháp: giâm cành và ươm từ hạt

nồng độ Kiểm tra lưu lượng tưới (3 -5 lít/chậu) và điều kiện tưới (ngập nước

hay nhỏ giọt) Xác định phương pháp tưới tối ưu

4.1.2.3 Giai đoạn 3 (Vận hành mô hình thí nghiệm): Lấy mẫu nước rỉ rác từ công trình xử lý nước ri rác Gò Cát, phân tích các chỉ tiêu đầu vào bao gồm: nhiét d6, pH, BOD;, COD

e_ Kiểm tra thời gian lưu nước tôi w: tưới nước ri rac ở các nông độ 5, 10,

15, 20 và 25% lên mô hình Thu nước ở đáy chậu sau 3, 5, 7 ngày Đo các