nghiên cứu khả năng xử lý nước thải sinh hoạt của cây rau cần nước (oenanthe javanica) và cây rau om (limnophila aromatic)

thí nghiệm nạp nước một lần được thực hiện với 05 nghiệm thức, cây rau Cần Nước được tròng trong nước thải sinh hoạt và trồng trong nước ao, tương tự cây rau Om cũng được trồng trong nướ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA MÔI TRƯỜNG & TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN

BỘ MÔN KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC CHUYÊN NGÀNH KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

Đề Tài NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG

XỬ LÝ NƯỚC THẢI SINH HOẠT CỦA

CÂY RAU CẦN NƯỚC (Oenanthe javanica) VÀ

CÂY RAU OM (Limnophila aromatic)

Cán bộ hướng dẫn:

Ths NGUYỄN TRƯỜNG THÀNH

Sinh viên thực hiện:

TRƯƠNG Ý THÍCH 1110863 HUỲNH THỊ NGỌC VUI 1110887

Cần Thơ, 05/2015

SVTH: Trương Ý Thích 1110863

XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN 

Cần Thơ, ngày… tháng… năm 2015 Cán bộ hướng dẫn

Nguyễn Trường Thành

SVTH: Trương Ý Thích 1110863

LỜI CẢM TẠ

Khi thực hiện một đề tài luận văn tốt nghiệp thực tế khó tránh khỏi những khó khăn, thử thách và những lúc nản chí, bởi với kiến thức chuyên môn vốn có của mình còn rất hạn chế và cả những kinh nghiệm về thực tiễn lại càng hạn hẹp Vì vậy để hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp thì cần phải có sự giúp đỡ của những người xung quanh trong quá trình thực hiện luận văn

Trước tiên, chúng con xin tỏ lòng cảm ơn và quý trọng sự ủng hộ, sự chăm sóc và quan tâm của gia đình, đặc biệt là đấng sinh thành Thời gian vừa qua là những gì sẽ đánh dấu bước ngoặc trong cuộc đời của chúng con, nhờ có Cha, Mẹ chúng con mới

có được như ngày hôm nay Những lúc đau ốm cũng như những lúc tinh thần chúng con dường như suy sụp hoàn toàn, Cha, Mẹ là nguồn động lực tạo niềm tin và sức mạnh, đã động viên con phải đứng dậy để đứng vững trên con đường này

Đặc biệt, chúng em xin gửi lời tri ân và lòng cảm ơn sâu sắc đến Thầy Nguyễn Trường Thành đã dẫn dắt và hướng dẫn chúng em từng bước một trong quá trình thực hiện, những lời chỉ bảo tận tình giúp chúng em tìm ra hướng giải quyết khi gặp

bế tắc, nâng cao trình độ và kiến thức bị hỏng để đến giây phút này chúng em đã hoàn thành tốt luận văn của mình

Chúng tôi xin gửi đến lời cảm ơn chân thành đến các quý Thầy, Cô khoa Môi trường và Tài nguyên Thiên nhiên của bộ môn Kỹ thuật Môi trường, cũng như những lời động viên, chia sẻ và giúp đỡ từ bạn bè

Để thực hiện đề tài luận văn tốt nghiệp, chúng em đã cố gắng hết khả năng để hoàn thành đề tài nhưng do thời gian và kiến thức chuyên môn, kinh nghiệm thực tế còn hạn chế nên khó tránh khỏi sai sót và khuyết điểm Kính mong nhận được sự góp ý của quý Thầy, Cô để đề tài luận văn được hoàn thiện hơn

Cần Thơ, ngày tháng năm 2015

SVTH: Trương Ý Thích 1110863

TÓM TẮT

Đề tài “Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải sinh hoạt của cây rau Cần Nước

(Oenanthe javanica) và cây rau Om (Limnophila aromatica")” được thực hiện

nhằm xác định khả năng sinh trưởng và khả năng xử lý nước của cây rau Cần Nước

và cây rau Om

Các nghiệm thức thí nghiệm được bố trí tại xã Long Thạnh huyện Phụng Hiệp tỉnh Hậu Giang Các thí nghiệm đều được bố trí ở vị trí cao ráo, nền bằng phẳng và được che mái bằng tấm cao su trắng nhằm đảm bảo việc chiếu sáng cũng như hạn chế nước mưa

Đề tài được thực hiện với hai thí nghiệm là nạp nước một lần và nạp nước liên tục thí nghiệm nạp nước một lần được thực hiện với 05 nghiệm thức, cây rau Cần Nước được tròng trong nước thải sinh hoạt và trồng trong nước ao, tương tự cây rau Om cũng được trồng trong nước thải, trong nước ao, và nghiệm thức nước thải không trồng cây

Thí nghiệm nạp nước liên tục có hai nghiệm thức cây rau Cần Nước và cây rau Om được trồng trong nước thải sinhg hoạt Các chỉ tiêu phân tích về cây và nước thì được thực hiện tại khoa Môi Trường và Tài Nguyên Thiên Nhiên, Đại Học Cần Thơ

Cây rau Cần Nước và cây rau Om xử lý được nước thải sinh hoạt với hàm lượng dưỡng chất đầu vào khá cao

Sinh khối khô của cây rau Cần Nước được nuôi bằng nước thải ở thí nghiệm nạp nước một lần có giá trị cao nhất là 244,91g, cây rau Om thì thấp hơn chỉ đạt

143,47g

Hiệu suất xử lý nitơ nước thải của cây rau Cần Nước và rau Om trong thí nghiệm nạp nước một lần dao động từ 62,86-76,62% Trong đó cay rau Cần Nước thì có hiệu suất xử lý cao hơn Kết quả đầu ra đạt cột B trong QCVN VN 14:2008 về nước thải sinh hoạt

Hiệu suất xử lý photpho nước thải của cây rau Cần Nước và rau Om trong thí

nghiệm nạp nước một lần dao động từ 61,62 - 67% Cũng tương tự thì kết quả đầu

ra cũng đạt cột B trong QCVN VN 14:2008 về nước thải sinh hoạt Cây rau Cần Nước có kết quả xử lý tốt hơn

Cũng như chỉ tiêu TKN và TP thì hiệu suất xử lý nước thải của cây rau Cần Nước

và cây rau Om trong thí nghiệm nạp nước một lần thì nằm trong khoảng 72,5%, với hiệu suất xử lý của cây rau Cần Nước thì có kết quả tốt hơn Kết quả đầu

69,21-ra đạt cột B trong QCVN VN 14:2008 về nước thải sinh hoạt

SVTH: Trương Ý Thích 1110863

Kết quả ở thí nghiệm nạp nước liên tục thì cây rau Cần Nước và cây rau Om có hiệu suất xử lý tương đối cao và tất cả đều đạt cột B trong QCVN VN 14:2008 về nước thải sinh hoạt

SVTH: Trương Ý Thích 1110863

LỜI CAM ĐOAN

Chúng tôi xin cam kết luận văn này được hoàn thành dựa trên các kết quả nghiên cứu của tôi và các kết quả nghiên cứu này chưa được dùng cho bất cứ luận văn cùng cấp nào khác

Cần Thơ, ngày……tháng……năm 2015

Tác giả luận văn

SVTH: Trương Ý Thích 1110863

MỤC LỤC XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN i

LỜI CẢM ƠN ii

TÓM TẮT iii

LỜI CAM ĐOAN v

MỤC LỤC vi

DANH SÁCH HÌNH viii

DANH SÁCH BẢNG ix

CHƯƠNG 1:GIỚI THIỆU 1

1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI 1

1.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU 1

CHƯƠNG 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 2

2.1 NƯỚC THẢI SINH HOẠT 2

2.1.1 Khái niệm 2

2.1.2 Thành phần và tính chất của nước thải 2

2.1.3 Tác hại đến môi trường và con người 4

2.1.4 Các thông số ô nhiễm đặc trưng của nước thải 5

2.1.5 Các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt 8

2.2 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG THỦY SINH THỰC VẬT 11

2.2.1 Giới thiệu 11

2.2.2 Các nhóm thực vật thủy sin chính 11

2.2.3 Thành phần cơ thể của thực vật thủy sinh 13

2.2.4 Cơ chế loại chất ô nhiễm trong nước thải của thực vật thủy sinh 13

2.3 SƠ LƯỢC VỀ CÂY RAU CẦN NƯỚC VÀ CÂY RAU OM 15

2.3.1 Cây rau cần nước 15

2.3.2 Cây rau om 16

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 18

3.1 ĐỐI TƯỢNG, ĐỊA ĐIỂM VÀ THỜI GIAN NGHIÊN CỨU 18

3.2 PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN NGHIÊN CỨU 18

3.2.1 Nguyên liệu thí nghiệm 18

3.2.2 Bố trí thí nghiệm 18

SVTH: Trương Ý Thích 1110863

3.2.3 Các chỉ tiêu theo dõi và cách thu mẫu 22

3.3 PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ SỐ LIỆU 27

CHƯƠNG 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 28

4.1 KẾT QUẢ NẠP NƯỚC MỘT LẦN 28

4.1.1 Sinh khối của cây rau Cần Nước và cây rau Om 28

4.1.2 Dinh dưỡng của cây rau Cần Nước và rau Om 30

4.1.3 Các chỉ tiêu nước 35

4.2 KẾT QUẢ NẠP NƯỚC LIÊN TỤC 41

4.2.1 Sinh khối 41

4.2.2 Các chỉ tiêu nước 41

CHƯƠNG 5: KẾT LUẬNVÀ KIẾN NGHỊ 44

5.1 KẾT LUẬN 44

5.2 KIẾN NGHỊ 44

TÀI LIỆU THAM KHẢO 45

PHỤ LỤC 46

SVTH: Trương Ý Thích 1110863

DANH SÁCH HÌNH Hình 2.1 Một số thủy sinh thực vật tiêu biểu 12

Hình 2.2 Minh họa họ Hoa Tán 15

Hình 2.3 Cây rau cần nước 16

Hình 2.4 Cây rau om 17

Hình 3.1 Mô hình thí nghiệm nạp nước một lần 19

Hình 3.2 Mặt bằng bố trí trồng cây trong thí nghiệm nạp nước một lần 19

Hình 3.3 Mô hình thí nghiệm nạp nước liên tục 21

Hình 4.1 pH của các nghiệm thức 36

Hình 4.2 pH của các nghiệm thức nạp nước liên tục 42

SVTH: Trương Ý Thích 1110863

DANH SÁCH BẢNG Bảng 2.1 Đặc tính của nước thải sinh hoạt 3

Bảng 2.2 Tải lượng và nồng độ chất bẩn trong nước thải sinh hoạt từ các ngôi nhà hoặc cụm dân cư độc lập 4

Bảng 2.3 Các hợp chất tạo mùi hôi hiện diện trong nước thải chưa qua xử lý 5

Bảng 2.4 Các loại bể xử lý 9

Bảng 2.5 Các quá trình xử lý hóa học 10

Bảng 2.6 Một số thủy sinh thực vật tiêu biểu 12

Bảng 2.7 Nhiệm vụ của thực vật thủy sinh trong hệ thống xử lý 14

Bảng 3.1 Các nghiệm thức thí nghiệm nạp nước thải một lần 20

Bảng 3.2 Các nghiệm thức thí nghiệm nạp nước thải liên tục 22

Bảng 3.3 Phương tiện và phương pháp phân tích các chỉ tiêu 26

Bảng 4.1 Sinh khối tươi của các nghiệm thức 28

Bảng 4.2 Sinh khối khô của các nghiệm thức 29

Bảng 4.3 Ẩm độ của các nghiệm thức 30

Bảng 4.4 Vật chất khô của các nghiệm thức 31

Bảng 4.5 Hợp chất hữu cơ của các nghiệm thức 32

Bảng 4.6 Tro của các nghiệm thức 33

Bảng 4.7 Carbon của các nghiệm thức 33

Bảng 4.8 Nitơ của các nghiệm thức 34

Bảng 4.9 Photpho của các nghiệm thức 35

Bảng 4.10 Giá trị SS của các nghiệm thức 37

Bảng 4.11 Giá trị TKN của các nghiệm thức 38

Bảng 4.12 Giá trị TP của các nghiệm thức 39

Bảng 4.13 Giá trị BOD5 của các nghiệm thức 40

Bảng 4.14 Sinh khối khô của các nghiệm thức 41

Bảng 4.15 Giá trị TKN của các nghiệm thức 42

Bảng 4.16 Hiệu suất xử lý các chỉ tiêu của các nghiệm thức 43

CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU

1.1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Hiện nay, phần lớn nước thải sinh hoạt ở các khu dân cư và đô thị, các hộ gia đình nông thôn chưa được xử lý hoặc xử lý chưa đúng cách (như chỉ xử lý sơ bộ bằng hầm tự hoại) được thải trực tiếp ra môi trường ngày càng nhiều Đặc biệt nước thải của các hộ gia đình nông thôn thì được thải trực tiếp ra ngoài môi trường tiếp nhận như ao, hồ, kênh rạch nước thải này chẳng những làm ô nhiễm môi trường tiếp nhận mà còn tuần hoàn trở lại nơi người dân sinh sống, nhất là các ao, kênh ở ven nhà thường tù động Tình trạng ô nhiễm ngày càng trầm trọng đã ảnh hưởng nghiêm trọng đến môi trường sống, sức khỏe con người

Chính vì thế, việc tìm kiếm những giải pháp thích hợp nhằm kiểm soát, hạn chế

và xử lý ô nhiễm là vấn đề đang được quan tâm hàng đầu hiện nay Có thể nói đến một trong những biện pháp xử lý môi trường có hiệu quả là biện pháp sinh học, trong đó có biện pháp xử lý bằng thực vật thủy sinh (cây thủy trúc, cây lục bình, bèo tai tượng, cây rau ngỗ, cây rau muống, cây rau cần nước, cây rau om …) Đây là một trong những biện pháp xử lý nước thải thân thiện với môi trường, giá thành xử

lý thấp và thao tác tiến hành đơn giản mà đem lại hiệu quả xử lý đạt hiệu quả tương đối cao

Cây rau Cần Nước và cây rau Om là loại thực vật bán thủy sinh, có khả năng sống ở bùn lầy, bãi bồi ven sông, các bãi đất ngập nước có nồng độ chất hữu cơ cao Bên cạnh đó, cây rau Cần Nước và cây rau Om có khả năng tích trữ các dưỡng chất trong cơ thể cao, có thời gian sinh trưởng ngắn và thời gian nhân đôi mật số nhanh Chúng thích nghi đượcvới điều kiện thời tiết nắng nóng và ưa nắng Vì vậy, đề tài

“Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải sinh hoạt của cây rau Cần Nước (Oenanthe javanica) và cây rau Om (Limnophila aromatica) ” được chọn để thực

hiện

Xác định khả năng sinh trưởng của cây rau Cần Nước và cây rau Om

Xác định khả năng xử lý nước của cây rau Cần Nước và cây rau Om

CHƯƠNG 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1 NƯỚC THẢI SINH HOẠT

Nước thải sinh hoạt là nước thải được loại bỏ sau khi sử dụng cho các mục đích sinh hoạt của cộng đồng: tắm, giặt giũ, tẩy rửa, vệ sinh cá nhân,… Chúng thường được thải ra từ các cơ quan, căn hộ, trường học, bệnh viện, chợ và các công trình công cộng khác

Theo Lê Hoàng Việt (2003), nước thải sinh hoạt là nước thải có nguồn gốc phát sinh từ các hộ dân cư, các khu thương mại, hay các cơ quan hành chính, bao gồm nước tắm giặt, nấu nướng, Loại nước thải này có lưu lượng biến thiên theo giờ trong ngày, theo thời tiết, theo các thiết bị sử dụng nước và khả năng cấp nước sinh hoạt của cộng đồng đó

2.1.2 Thành phần và tính chất của nước thải

Thành phần của nước thải sinh hoạt gồm 2 loại:

 Nước thải nhiễm bẩn do chất bài tiết của con người từ các phòng vệ sinh

 Nước thải nhiễm bẩn do các chất thải sinh hoạt: cặn bã, dầu mỡ từ nhà bếp, các chất rửa tẩy rửa, nước rửa vệ sinh sàn nhà,…

Đặc tính và thành phần tính chất của nước thải sinh hoạt từ các khu phát sinh nước thải đều giông nhau, chủ yếu là các chất hữu cơ, trong đó phần lớn các loại carbonhydrate, protein, lipid là các chất dễ bị vi sinh vật phân hủy

Nước thải sinh hoạt khi chưa bị phân hủy có màu nâu, chứa nhiều cặn lơ lửng

và chưa bốc mùi khó chịu Trong nước thải sinh hoạt có các chất lơ lửng như các mảnh vụn thức ăn, dầu mỡ, các phế thải khác sau khi phục vụ cho ăn uống sinh hoạt của con người được thải ra môi trường nước Dưới điều kiện nhất định, vi khuẩn tự nhiên có trong nước và đất tấn công vào các chất thải gây ra các phản ứng sinh hóa làm biến đổi tính chất của nước thải Nước thải sẽ chuyển dần dần từ màu nâu sang màu đen và bốc mùi khó chịu (Trịnh Xuân Lai, 2000)

Theo Nguyễn Văn Phước (2007), đặc điểm cơ bản của nước thải sinh hoạt là hàm lượng cao các chất hữu cơ không bền sinh học (như cacbonhydrat, protein, mỡ), chất dinh dưỡng (photphat, nitơ), vi trùng, chất rắn và mùi

Bảng 2.1 Đặc tính của nước thải sinh hoạt

(Nguồn Metcalf and Eddy, 1991 trích lại từ Lâm Minh Triết – Lê Hoàng Việt, 2009)

Theo Nguyễn Đức Lượng – Nguyễn Thị Thùy Dương (2003), thành phần và tính chất của nước thải sinh hoạt phụ thuộc rất nhiều vào nguồn thải Ngoài ra lượng nước thải ít hay nhiều cũng phụ thuộc vào loại hình sinh hoạt

Bảng 2.2 Tải lượng và nồng độ chất bẩn trong nước thải sinh hoạt từ các ngôi nhà

hoặc cụm dân cư độc lập

Các hợp chất hữu cơ có số lượng nhiều trong nước thải sinh hoạt là các loại dễ phân hủy sinh học (Lâm Minh Triết – Lê Hoàng Việt, 2009)

2.1.3 Tác hại đến môi trường và con người

Nước thải sinh hoạt tác hại đến con người và môi trường là do các thành phần ô nhiễm tồn tại trong nước gây ra

 COD, BOD: nếu ô nhiễm quá mức điều kiện yếm khí hình thành, trong quá trình phân hủy sinh ra các khí: H2S, NH3, CH4,… làm cho nước có mùi hôi và làm giảm pH của môi trường

 SS: lắng đọng nguồn tiếp nhận, gây điều kiện yếm khí

 Vi trùng gây bệnh: gây ra các bệnh lan truyền bằng đường nước như tiêu chảy, tả, các bệnh về đường ruột,…

 Màu: làm mất cảnh quang môi trường

 Dầu mỡ: ngăn khuếch tán oxy trên bề mặt dẫn đến có mùi hôi

2.1.4 Các thông số ô nhiễm đặc trưng của nước thải

a Thông số vật lý

 Hàm lượng chất rắn lơ lửng

Theo Trần Đức Hạ (2002), các chất rắn lơ lửng trong nước thải là:

- Các chất vô cơ không tan ở dạng huyền phù (Phù sa, gỉ sét, bùn, hạt sét)

- Các chất hữu cơ không tan

- Các vi sinh vật (vi khuẩn, tảo, vi nấm, động vật nguyên sinh…)

 Mùi

Các hợp chất tạo mùi hôi hiện diện trong nước thải chưa qua xử lý bao gồm các chất như sau:

Bảng 2.3 Các hợp chất tạo mùi hôi hiện diện trong nước thải chưa qua xử lý

NH2(CH2)5NH2

Mùi cá rửa

Organic sulfide (CH3)2S, (C6H5)2H Mùi bắp cải thối

(Lê Hoàng Việt, 2000)

 Độ màu

Nước thải vừa được thải ra có màu xám nhạt, tuy nhiên khi nó di chuyển trong

hệ thống thu gom một thời gian và khi điều kiện yếm khí hình thành trong hệ thống thu gom màu nước sẽ đậm dần và cuối cùng chuyển thành màu đen Màu đen của nước thải do sự hình thành các sulfide kim loại trong quá trình yếm khí (Lê Hoàng Việt, 2000)

b Thông số hóa học

 pH của nước thải

pH là chỉ số đặc trưng cho nồng độ ion H+ có trong dung dịch, thường được dùng để biểu thị tính axit và tính kiềm của nước

Theo Lê Hoàng Việt (2000), pH của nước thải có một ý nghĩa quan trọng trong quá trình xử lý Các công trình xử lý nước thải áp dụng các quá trình sinh học làm việc tốt khi pH nằm trong giới hạn từ 7 – 7,6 Các loài vi khuẩn phát triển tốt nhất trong điều kiện môi trường có pH từ 7-8 Ngoài ra pH còn ảnh hưởng đến quá trình tạo bông cặn của các bể lắng khi tạo bông cặn bằng phèn nhôm

 Nhu cầu oxy hóa học (Chemical Oxygen Demand - COD)

COD là lượng oxy cần thiết để oxy hoá các hợp chất hoá học trong nước bao gồm cả vô cơ và hữu cơ Như vậy, COD là lượng oxy cần để oxy hoá toàn bộ các chất hoá học trong nước

COD là một thông số quan trọng để đánh giá mức độ ô nhiễm chất hữu cơ và đánh giá phần ô nhiễm không phân hủy sinh học của nước từ đó có thể lựa chọn phương pháp xử lý phù hợp

 Nhu cầu oxy sinh học (Biochemical Oxygen Demand - BOD)

BOD (Biochemical oxygen Demand - nhu cầu oxy sinh hoá) là lượng oxy cần thiết để vi sinh vật oxy hoá các chất hữu cơ trong một khoảng thời gian xác định Chỉ tiêu BOD phản ánh mức độ ô nhiễm hữu cơ của nước thải BOD càng lớn thì nước thải bị ô nhiễm càng cao và ngược lại

Thời gian cần thiết để các vi sinh vật oxy hóa hoàn toàn các chất hữu cơ có thể kéo dài đến vài chục ngày tùy thuộc vào tính chất của nước thải, nhiệt độ và khả năng phân hủy các chất hữu cơ của hệ vi sinh vật trong nước thải (Lê Hoàng Việt, 2000)

 Oxy hòa tan (Dissolved Oxygen - DO)

DO là lượng oxy hoà tan trong nước cần thiết cho sự hô hấp của các sinh vật nước (cá, lưỡng thê, thuỷ sinh, côn trùng v.v ) thường được tạo ra do sự hoà tan từ khí quyển hoặc do quang hợp của tảo

Nồng độ oxy tự do trong nước nằm trong khoảng 8 - 10 ppm, và dao động mạnh phụ thuộc vào nhiệt độ, sự quang hợp của tảo

Khi nồng độ DO thấp, các loài sinh vật nước giảm hoạt động hoặc bị chết Do vậy, DO là một chỉ số quan trọng để đánh giá sự ô nhiễm nước của các thuỷ vực

 Nitơ và các hợp chất chứa nitơ

Trong nước mặt cũng như nước ngầm nitơ tồn tại ở 3 dạng chính là: ion amoni (NH4

 Photpho và các hợp chất chứa photpho

Trong các loại nước thải, Photpho hiện diện chủ yếu dưới các dạng Photphate.Các hợp chất Photphat được chia thành Photphat vô cơ và Photphat hữu

cơ

Photpho là một chất dinh dưỡng đa lượng cần thiết đối với sự phát triển của sinh vật Việc xác định Photpho tổng là một thông số đóng vai trò quan trọng để đảm bảo quá trình phát triển bình thường của các vi sinh vật trong các hệ thống xử

lý chất thải bằng phương pháp sinh học

Photpho và các hợp chất chứa Photpho có liên quan chặt chẽ đến hiện tượng phú dưỡng hóa nguồn nước, do sự có mặt quá nhiều các chất này kích thích sự phát triển mạnh của tảo và vi khuẩn lam

 Chất hoạt động bề mặt

Các chất hoạt động bề mặt là những chất hữu cơ gồm 2 phần: kị nước và ưa nước tạo nên sự phân tán của các chất đó trong dầu và trong nước Nguồn tạo ra các chất hoạt động bề mặt là do việc sử dụng các chất tẩy rửa trong sinh hoạt và trong một số ngành công nghiệp

c Vi sinh vật học

Nhiều vi sinh vật gây bệnh có mặt trong nước thải có thể truyền hoặc gây bệnh cho người Một số các sinh vật gây bệnh có thể sống một thời gian khá dài trong nước và là nguy cơ truyền bệnh tiềm tàng, bao gồm vi khuẩn, virus, giun sán

Vi khuẩn: Các loại vi khuẩn gây bệnh có trong nước thường gây các bệnh về

đường ruột như: dịch tả do vi khuẩn Vibrio comma, bệnh thương hàn do vi khuẩn

Salmonella typhosa

Virus: có trong nước thải có thể gây các bệnh có liên quan đến sự rối loạn hệ thần kinh trung ương, viêm tủy xám, viêm gan Thông thường khử trùng bằng các quá trình khác nhau trong các giai đoạn xử lý có thể diệt được virus

Giun sán: Giun sán là loại sinh vật ký sinh có vòng đời gắn liền với hai hay nhiều động vật chủ, con người có thể là một trong số các vật chủ này Chất thải của người và động vật là nguồn đưa giun sán vào nước Tuy nhiên, các phương pháp xử

lý nước hiện nay tiêu diệt giun sán rất hiệu quả

2.1.5 Các phương pháp xử lý nước thải sinh hoạt

a Xử lý cơ học

Nhằm loại bỏ các tạp chất không hòa tan chứa trong nước thải sinh hoạt nhằm đảm bảo cho hệ thống thoát nước hoặc công trình xử lý nước thải phía sau hoạt động ổn định Bao gồm các phương pháp cơ học thường được sử dụng như song chắn rác, bể lắng, bể lọc các loại,…

b Xử lý hóa học

Sau khi nước thải được xử lý cơ học nhằm loại bỏ rác, cát, thì tiếp tục được xử

lý bằng các hóa chất Các hóa chất được đưa vào nước thải để tác dụng với các chất chất bẩn có trong đó, đồng thời có thể loại các chất đó ra khỏi nước thải dưới dạng cặn lắng hoặc dạng hòa tan không độc hại

Gồm các quá trình: trung hòa, keo tụ, hấp phụ, khử trùng, khử chlor và các quá trình khác

Bảng 2.5 Các quá trình xử lý hóa học

Trung hòa Để trung hòa các nước thải có độ kiềm cao hoặc axit cao

Keo tụ Loại bỏ photpho và tăng hiệu quả lắng của các chất rắn lơ lửng

trong các công trình lắng sơ cấp Hấp phụ Loại bỏ các chất hữu cơ không thể xử lý được bằng các phương

pháp hóa học hay sinh học thông dụng Cũng được dùng để khử Chlor của nước thải sau xử lý, trước khi thải ra môi trường Khử trùng Để loại bỏ các vi sinh vật gây bệnh Các phương pháp thường

sử dụng là: chlorine, chlorine dioxide, bromide chloride, ozone,…

Khử Chlor Loại bỏ các hợp chất của chlorine còn sót lại sau quá trình khử

trùng bằng chlor Các quá trình

khác

Nhiều loại hóa chất được sử dụng để đạt được những mục tiêu nhất định nào đó Ví dụ như dùng hóa chất để kết tủa các kim loại nặng trong nước thải

(Nguồn: Wastewater engineering: treatment, reuse, disposal, 1991 trích lại từ Lê

Hoàng Việt, 2000)

 Cánh đồng lọc

Tưới nước thải lên bề mặt của cánh đồng với lưu lượng tính toán để đạt được mức nào đó thông qua quá trình lý, hóa, sinh học tự nhiên

Cánh đồng lọc được chia làm ba loại: chậm, nhanh và chảy tràn

Tác dụng: chất rắn lơ lửng bị giữ lại do tác dộng của quá trình lắng của dòng chảy và quá trình lọc bởi các thực vật

 Đất ngập nước

Gồm đất ngập nước tự nhiên và nhân tạo

Vùng đất bị nước tràn ngập nhưng độ sâu không lớn hơn 0,6m, thích hợp cho sự phát triển của sậy, nến, thủy trúc,… Hệ thực vật cung cấp diện tích để các vi sinh vật bám vào và phát triển, đồng thời giúp đưa oxy vào nước cho quá trình lọc và hấp phụ các chất có trong nước thải và khống chế sự phát triển của tảo

 Các loại bể xử lý trong điều kiện nhân tạo

ra ngoài và lúc này bể sẵn sàng để nhận nước thải mới Nước thải trong bể được khuấy trộn hoàn toàn

Loại Plug-flow hay chảy

qua ống (tubular-flow)

Nước thải được nạp vào, chảy xuyên qua bể xử lý

và được thải ra ngoài cùng lúc Loại này có chiều dài lớn hơn chiều rộng nhiều lần để tăng khoảng đường đi của nước thải tạo điều kiện cho vi khuẩn phân hủy các chất ô nhiễm

Loại khuấy trộn hoàn toàn

(complete-mix)

Các hạt chất rắn được phân bố đều trong bể bởi các thiết bị khuấy Lượng chất rắn theo nước thải

ra khỏi bể ổn định Bể có thể có hình tròn hoặc vuông

Loại có dòng chảy tùy nghi

(arbitrary flow)

Có đặc điểm phần nào giống với plug-flow một phần giống như complete-mix

Loại khuấy trộn hoàn toàn

với nhiều bể đặc nối tiếp

Nếu chỉ có một bể thì complete-mix chiếm ưu thế Nếu có nhiều bể thì plug-flow chiếm ưu thế

Loại thảm cố định (Packed

bed)

Đáy của bể phản ứng trải một lớp đá, xỉ, sứ hoặc nhựa Nước thải trong bể phản ứng có thể đầy (trong trường hợp của anaerobiec filter), hoặc cho vào theo từng chu kỳ (trong trường hợp của trickling filter)

Loại Fluidized bed) Gần giồng như Paeked bed nhưng các hạt đá, hạt

sứ, hạt nhựa có thể di chuyển từ dưới lên phía trên các tác động của việc cung cấp nước thải và không khí từ phía dưới đáy bể Độ rỗng giữa các hạt có thể thay đổi bởi việc điều khiển lưu lượng nước hay không khí cung cấp cho bể

(Lê Hoàng Việt, 2000)

2.2 XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG THỦY SINH THỰC VẬT

2.2.1 Giới thiệu

Thực vật thủy sinh là các loài thực vật không chỉ sinh trưởng trong môi trường nước

mà chúng còn tồn tại ở trên mặt đất, nó có thể gây ra một số bất lợi cho con người

do việc phát triển nhanh và phân bố rộng của chúng Ở các nguồn nước bị ô nhiễm

do có đầy đủ dưỡng chất, thực vật thủy sinh phát triển nhanh làm trở ngại giao thông cho đường thủy, gia tăng thất thoát nước do bốc thoát hơi nước…Đặc biệt, trong những năm gần đây các vấn đề do thực vật thủy sinh gia tăng do con người thải ngày càng nhiều chất ô nhiễm vào nguồn nước Tuy nhiên, chúng ta có thể lợi dụng chúng để xử lý nước thải, làm phân compost, thức ăn cho người, gia súc để giảm thiểu các bất lợi gây ra bởi chúng và thu thêm được lợi nhuận

2.2.2 Các nhóm thực vật thủy sinh chính

Thực vật thủy sinh có 3 nhóm chính

Nhóm sống trôi nổi: có bộ rễ không bám vào đất mà lơ lửng trong nước, thân và

lá phát triển trên mặt nước Được sử dụng nhiều nhất là bèo tây

Nhóm sống nổi: có rễ bám vào lớp bùn ở đáy ao hồ nhận chất dinh dưỡng, thân đưa lá lên khỏi mặt nước, thường sống ở vùng nước không sâu (0,5-1,6m) như sậy, phát tài

Nhóm sống chìm: có rễ và thân ở dưới mặt nước, chỉ phát triển ở những nơi có

đủ ánh sáng, độ đục thấp, được sử dụng nhiều nhất là tảo

Bảng 2.6 Một số thủy sinh thực vật tiêu biểu

Thực vật thủy

sinh sống chìm

Hydrilla Water milfoil Blyxa

Hydrilla verticillata Myriophyllum spicatum Blyxa aubertii Thực vật thủy

sinh sống trôi

nổi

Lục bình Bèo tấm Bèo tai tượng Salvinia

Eichhornia crassipes Wolfia arrhiga Pistia stratiotes Salvinia spp Thực vật thủy

sinh sống nổi

Cattails Bulrush Sậy

Typha spp Scirpus spp Phragmites communis

(Nguồn: Lê Hoàng Việt, 2005)

Hình 2.1 Một số thủy sinh thực vật tiêu biểu

(Nguồn: Lê Hoàng Việt, 2000)

2.2.3 Thành phần cơ thể của thực vật thủy sinh

a Hàm lượng nước

Cơ thể thực vật thủy sinh chứa 85 – 95% nước so với trọng lượng cơ thể Với loài sống trôi nổi chứa từ 90 – 95% nước, loài sống chìm chứa từ 84 – 95% nước và loài sống nổi chứa từ 76 – 90% nước

b Hàm lượng khoáng

Hàm lượng khoáng trong thực vật thủy sinh biến thiên tùy theo địa phương và mùa Hàm lượng khoáng biến thiên từ 8 – 60% (trọng lượng khô) tùy theo hàm lượng khoáng trong nguồn nước

Hàm lượng photpho, magne, sodium, sulfur, manganese, đồng và kẽm tương tự như các thực vật cạn, nhưng hàm lượng Fe, Ca, K thì cao hơn

c Hàm lượng Protein

Đối với hầu hết các thực vật thủy sinh (TVTS) thì 80% đạm tổng số dưới dạng protein TVTS chứa từ 8 – 30% protein thô (trọng lượng khô) tương đương với thực vật cạn Hàm lượng protein của các TVTS này biến động tùy theo hàm lượng chất dinh dưỡng của môi trường sống của chúng và mùa Tuy nhiên ở hầu hết các loài TVTS hàm lượng lysine và methionine thường thấp hơn so với các thực vật cạn

2.2.4 Cơ chế loại bỏ chất ô nhiễm trong nước thải của thực vật thủy sinh

a Cơ chế loại bỏ BOD

Các chất rắn sẽ lắng xuống đáy và sau đó bị phân hủy bởi các vi sinh vật yếm khí

Chất rắn lơ lửng hoặc hữu cơ hòa tan được loại bỏ bởi các hoạt động của vi sinh vật lơ lửng trong nước, bám vào bùn lắng, bám vào thân và rễ của thực vật thủy sinh

Thủy sinh thực vật loại bỏ các chất hữu cơ không đáng kể, nó chỉ tạo giá bám cho vi sinh vật hoạt động để loại bỏ chất hữu cơ

b Cơ chế loại bỏ chất rắn

Thời gian tồn lưu của nước thải trong xử lý bằng thủy sinh thực vật khá lâu, do

đó chúng có khả năng loại các chất lơ lửng

Các chất rắn không lắng bị loại bỏ nhờ quá trình hoạt động của vi sinh vật và kết dính với các chất rắn khác

Chất rắn nổi sẽ bị phân hủy bởi hoạt động của vi sinh vật hiếu khí do chúng băm vào thực vật Chất rắn lắng sẽ lắng xuống đáy ao và bị phân hủy bởi vi sinh vật yếm khí

c Cơ chế loại bỏ ni tơ

Ni tơ có thể bị loại bỏ do thực vật hấp thụ, amoniac bay hơi, quá trình nitrat hóa

và khử nitrat cua các vi sinh vật

Trong đó quá trình nitrat hóa và khử nitrat là chủ yếu Quá trình khử nitrat chỉ xảy ra khi hàm lượng DO ở mức 0,6 – 1,0mg/L, đồng thời quá trình này diễn ra trong điều kiện thiếu khí và cần thêm nguồn cacbon cho vi sinh vật tổng hợp tế bào,

pH trung tính Tốc độ phụ thuộc nguồn cacbon, pH, nhiệt độ,…

d Cơ chế loại photpho

Photpho được khử do thực vật thủy sinh hấp thu, hấp phụ hay kết tủa, trong đó quan trọng nhất là hiện tượng kết tủa và hấp phụ

Loại bỏ khỏi hệ thống bằng cách thu họach thực vật thủy sinh và thu gom bùn lắng ở đáy

e Cơ chế khử kim loại nặng

Kim loại nặng được khử nhờ thực vật thủy sinh hấp thụ; kết tủa dưới dạng các oxit, hydroxit, cacbonat phot phat.v.v; trao đổi ion và hấp phụ bởi các hợp chất

hữu cơ trong bể

f Cơ chế khử vi sinh vật

Vi sinh vật bị khử do sự lắng tụ của vi sinh vật xuống đáy bể ( lý học ); các hiện oxi hóa khử, các độc tố trong bể xử lý ( hóa học ); sự cạnh tranh của vi sinh vật tự nhiên khác ( sinh học )

Bảng 2.7 Nhiệm vụ của thực vật thủy sinh trong hệ thống xử lý

Rễ và/ hoặc than - Là giá bám cho vi khuẩn phát triển

- Lọc và hấp thu các chất rắn

- Làm giảm ảnh hưởng của gió lên bề mặt xử lý

- Làm giảm sự trao đổi khí giữa nước và khí quyển

- Chuyển oxy từ lá xuống rễ

(Nguồn: Lê Hoàng Việt, 2005)

2.3.1 Cây rau Cần Nước

a Giới thiệu

Cây rau Cần Nước còn gọi là cần Ống hay Cần Ta, có tên khoa học là Oenanthe

javanica, thuộc họ Hoa Tán

Họ Hoa Tán là một họ của loài thực vật thường có mùi thơm với thân cây rỗng, với khoảng 430-440 chi và trên 3700 loài đã biết.

Hình 2.2 Minh họa họ Hoa Tán

(Nguồn http://vi.wikippedia/wiki/họ-hoa-tán )

Cây rau Cần Nước là thực vật thủy sinh, có thân xốp, chia thành nhiều đốt.Mỗi đốt có 1 lá, có bẹ ôm thân, lá xẻ nhiều thuỳ Ở mỗi nách lá có thể đẻ 1 nhánh để hình thành cây mới Thường thì các mắt già ở gốc mới đẻ nhánh Cần nước thuộc nhóm rễ chùm, mọc ở đốt

Hình 2.3 Cây rau Cần Nước

Cây rau Om hay còn gọi là cây Ngò Om hay Ngổ Om có tên khoa học là

Limnophila aromatica thuộc họ hoa mõm sói (Nguồn

http://thongtinkhcn.com.vn/tin-tuc/detail.php?elementID7256 )

Cây rau Om có thân mập giòn, rỗng ruột, có nhiều lông Lá đơn, không cuống, có lông, mọc đối xứng hoặc mọc vòng 3-5, mép lá hơi có răng cưa thưa

Hình 2.4 Cây rau Om

b Phân bố

Rau Om mọc nhiều nhất trong vùng Đông Nam Á, nơi chúng phát triển dễ dàng trong môi trường nóng và nhiều nước, như trong ruộng lúa Chúng mọc nổi trên mặt nước nhưng cũng có thể trồng trên cạn nếu tưới nhiều nước; khi đó rau mọc thành bụi

Thân rau Om có nhiều lông và thường mọc ở ao hồ bị nhiễm bẩn

c Một số chỉ tiêu

Các nghiên cứu cho thấy thành phần hoá học của rau Om khá đa dạng Chúng

có 93% nước, 2,1% protein, 1,2% glucide, 2,1% cellulose, vitamin B, C và nhiều chất có ích khác

CHƯƠNG 3: PHƯƠNG TIỆN VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 ĐỐI TƯỢNG, ĐỊA ĐIỂM VÀ THỜI GIAN NGHIÊN CỨU

Địa điểm thực hiện: các thí nghiệm được bố trí tại huyện Phụng Hiệp, tỉnh Hậu Giang

Các chỉ tiêu hóa lý (SS, TKN, TP, BOD5, %N, %TP, %ẩm độ, %vật chất khô, %C,

%tro, %hợp chất hữu cơ, sinh khối) được phân tích tại các phòng thí nghiệm bộ

môn Kỹ thuật môi trường, Khoa Môi Trường và Tài Nguyên Thiên Nhiên, Trường Đại Học Cần Thơ

Thời gian thực hiện: năm học 2014 – 2015

3.2.1 Nguyên liệu thí nghiệm

Nước thải sinh hoạt: Nước thải sinh hoạt được thu tại hộ dân ở huyện Phụng hiệp, tỉnh Hậu Giang Nước thải sinh hoạt được xã thải trược tiếp xuống ao Nước thải ban đầu có mùi hôi, có chứa cặn lơ lửng

Cây rau Cần nước và cây rau Om: được thu tại huyện Phụng Hiệp, tỉnh Hậu Giang Các cây được chọn thí nghiệm là các cây được ươm 7 ngày, có một chồi, chiều cao 20 cm, rể dài từ 2-3 cm, là những cây đang phát triển, không sâu bệnh và tương đối đồng đều

Mô hình thí nghiệm: Sử dụng các thùng xốp cùng kích thước (dài * rộng * cao) (60x40x40) cm Các thùng xốp được lót lớp cao su bên trong chống thấm nước

3.2.2 Bố trí thí nghiệm

Thí nghiệm được bố trí tại hộ dân ở ấp Trường Khánh 1, xã Long Thạnh, huyện Phụng hiệp, tỉnh Hậu Giang Nơi bố trí thí nghiệm cao ráo, nền đáy bằng phẳng và được lót thêm tấm tole để hạn chế hư hỏng cũng như rạn nứt đáy thùng thí nghiệm Khu vực thí nghiệm được che mái bằng tấm cao su trắng để đảm bảo ánh nắng được chiếu vào, nhưng không bị mưa thấm ướt

a) Thí nghiệm nạp nước một lần: Với kích thước mô hình thí nghiệm

(60x40x40) cm, có thể tích là 0,096 m3, diện tích bề mặt là 0,24 m2 Kiểu trồng cây trong thí nghiệm nạp nước một lần là bán thuỷ sinh, phù hợp theo điều kiện sinh sống thực tế của cây Nền giá bám cho rể cây được sử dụng là cát rửa sạch với chiều cao 10 cm (thay vì sử dụng đất) để tránh bổ sung thêm dưỡng chất vào thí nghiệm Chiều cao lớp nước sử dụng là 15 cm, như vậy thể tích nước sử dụng là 0,036 m3

Hình 3.1 Mô hình thí nghiệm nạp nước một lần

Bố trí trồng cây hàng cách hàng là 10 cm, cột cách cột là 10 cm, hàng và cột gần vách của mô hình thí nghiệm cách 5 cm Như vậy, số cây trong một hàng là 6 cây, số cây trong một cột là 4, tổng số cây là 24 cây được bố trí như hình 3.2

Sau khi găm các cây vào lớp cát (giá bám) sao cho các cây tương đối đồng đều trên bề mặt và được giữ chặt trong lớp cát thì tiến hành trộn đều nước thải và cho nước thải vào mô hình, sao cho nước thải chảy cặp thành mô hình để tránh xô đẩy các cây bị ngã và xáo trộn lớp cát

Chiều cao lớp nước ban đầu của mỗi nghiệm thức được đánh dấu trước, lượng nước mất đi hằng ngày (bốc hơi do nhiệt, thoát hơi qua lá cây) được châm thêm đến vạch bằng nước sạch (nước máy trữ trong lu để qua đêm) sao cho tổng thể tích cũng như chiều cao lớp nước không thay đổi

Hình 3.2 Mặt bằng bố trí trồng cây trong thí nghiệm nạp nước một lần

60 cm

15 cm