Thăm dò xử lý nước thải sinh hoạt bằng cây Mùng

Nhiều nơi trên đất nước Việt Nam chúng ta, trong đó có huyện Anh sơn, hầu hết nước thải trong sinh hoạt đều chưa được xử lý triệt để đã thải trực tiếp ra ngoài môi trường, gây ra ô nhiễm

PHẦN MỞ ĐẦU

I Đặt vấn đề

1 Lí do chọn đề tài

Tài nguyên nước là các nguồn nước mà con người sử dụng hoặc có thể sử dụng vào những mục đích khác nhau Nước được dùng trong các hoạt động nông nghiệp, công nghiệp, dân dụng, giải trí và môi trường Hầu hết các hoạt động trên đều cần nước ngọt Hiện nay nguồn tài nguyên thiên nhiên quý hiếm và quan trọng này đang phải đối mặt với nguy cơ ô nhiễm và cạn kiệt Nhu cầu nước đã vượt cung ở một vài nơi trên thế giới, trong khi dân số thế giới vẫn đang tiếp tục tăng làm cho nhu cầu nước càng tăng

Nhu cầu phát triển kinh tế nhanh với mục tiêu lợi nhuận cao, con người đã cố tình

bỏ qua các tác động đến môi trường một cách trực tiếp hoặc gián tiếp Nguy cơ thiếu nước, đặc biệt là nước ngọt và nước sạch là một hiểm họa lớn đối với sự tồn vong của con người cũng như toàn bộ sự sống trên trái đất Do đó con người cần phải nhanh chóng có các biện pháp bảo vệ và sử dụng hợp lý nguồn tài nguyên nước

Nhiều nơi trên đất nước Việt Nam chúng ta, trong đó có huyện Anh sơn, hầu hết nước thải trong sinh hoạt đều chưa được xử lý triệt để đã thải trực tiếp ra ngoài môi trường, gây ra ô nhiễm môi trường nước nghiêm trọng, gây ảnh hưởng đến sức khỏe con người, mỹ quan môi trường cũng như đời sống của các loài động thực vật

Ô nhiễm nguồn nước do tác động của nước thải sinh hoạt đang là vấn đề bức xúc hiện nay Bên cạnh đó vấn đề xử lý nước thải trước khi thải ra mương, sông chưa được áp dụng rộng rãi và hiệu quả Vì vậy, cần có hệ thống thu gom và xử lý nước thải sinh hoạt nhằm cải thiện môi trường và phát triển theo hướng bền vững Với mong muốn nước thải sinh hoạt không gây ô nhiễm, nên chúng tôi đã thực hiện đề tài “Thăm dò xử lý nước

thải sinh hoạt ở địa phương bằng cây Mùng”

2 Ý nghĩa đề tài

- Bảo vệ môi trường và sức khỏe con người

- Giảm bớt lượng nước bẩn cần xử lý gây ô nhiễm

- Loại bỏ chất hữu cơ có trong nước bẩn là nguyên nhân gây ra mùi hôi thối và khó chịu

- Giảm bớt lượng vi khuẩn, và kim loại nặng

- Tạo ra nguồn nước thải sạch, an toàn cho môi trường

- Chi phí rẻ, không gây tác dụng phụ sau khi xử lí

II Thời gian và địa điểm nghiên cứu

Chúng em triển khai công tác nghiên cứu từ tháng 09 năm 2019 đến tháng 12 năm

2015 Mẫu nước được lấy tại các gia đình ở Thôn 6, thôn 5, thôn 4 Phân tích mẫu được tiến hành tại Trường THCS Thọ sơn

III Đối tượng nghiên cứu

- Mẫu nước sinh hoạt trước và sau khi xử lý

- Cây Mùng

IV Nội dung nghiên cứu

- Xây dựng mô hình bể xử lí nước bẩn kích thước nhỏ với vật liệu chính là Cây Mùng

- Xét nghiệm, đánh giá nước trước và sau xử lí

V Mục tiêu của đề tài

Dùng nguyên liệu rẻ và dễ kiếm như Cây Mùng để lọc nước thải sinh hoạt thành nước có thể thải ra môi trường sạch hơn

VI Giới hạn đề tài

Do thời gian nghiên cứu ngắn và trình độ còn giới hạn cùng với các nguyên nhân khách quan khác nên chúng tôi chỉ tiến hành thử nghiệm với nước sinh hoạt tại địa điểm

Xã Thọ sơn

TỔNG QUAN TÀI LIỆU

1 Các phương pháp xử lí nước

1.1 Xử lý nước thải bằng phương pháp kị khí tự động

Quy trình công nghệ xử lý gồm bốn công đoạn chính, gồm: Thu gom, điều hòa, xử

lý kị khí trong các môđun, xử lý mùi và để lắng Theo đó, nước thải được đưa về bể thu gom; sau đó bơm lên bể điều hòa, để lắng cặn sơ bộ; rồi được bơm vào các môđun kỵ khí

có gắn chất mang vi sinh vật bằng polyetylen qua hệ thống khuấy bổ trợ và được đưa vào

bể lắng tiếp theo để xử lý mùi, kết hợp với lắng cặn Sau quá trình xử lý, nước thải nhiễm hữu cơ đạt tiêu chuẩn môi trường

Tuy nhiên, phương pháp hiếu khí chỉ xử lý được nước thải có mức độ ô nhiễm thấp, chi phí vận hành cao và tạo ra nhiều bùn thải Đối với phương pháp xử lý kỵ khí thì cần phải thời gian dài, lại không chủ động về nhiệt độ môi trường nước, hàm lượng vi sinh vật, nước sau xử lý vẫn còn mùi hôi thối

Để khắc phục các nhược điểm của công nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp hiếu khí và kỵ khí nêu trên, hiện nay đã có quy trình công nghệ xử lý nước thải ô nhiễm chất hữu cơ bằng phương pháp kỵ khí điều khiển tự động

1.2 Xử lý nước thải bằng phương pháp tuần hoàn tự nhiên :

Hệ thống xử lý nước thải tuần hoàn tự nhiên dựa trên nguyên tắc hoạt động của các

vi sinh vật có sẵn để phân hủy các hợp chất hữu cơ cũng như các quá trình vật lý và hóa học tương tự như các quá trình xảy ra trong tự nhiên để làm sạch nước thải Hệ thống có thể xử lý với hiệu quả cao các chất ô nhiễm hữu cơ dễ phân hủy, hợp chất nitơ, phốtpho, các chất hoạt động bề mặt, vi khuẩn, các chất rắn lơ lửng, màu và mùi có trong nước thải

1.3 Xử lý nước thải bằng bột than hoạt tính :

Bột than hoạt tính và nước thải (thường là nước thải sau xử lý sinh học) được cho vào một bể tiếp xúc, sau một thời gian nhất định bột than hoạt tính được cho lắng, hoặc lọc Do than hoạt tính rất mịn nên phải sử dụng thêm các chất trợ lắng polyelectrolyte Bột than hoạt tính còn được cho vào bể aeroten để loại bỏ các chất hữu cơ hòa tan trong nước thải Than hoạt tính sau khi sử dụng thường được tái sinh để xử dụng lại, phương pháp hữu hiệu để tái sinh bột than hoạt tính chưa được tìm ra, đối với than hoạt tính dạng

hạt người ta tái sinh trong lò đốt để oxy hóa các chất 10% hạt hữu cơ bám trên bề mặt của chúng, trong quá trình tái sinh than bị phá hủy và phải thay thế bằng các hạt mới

1.4 Xử lý nước thải bằng rơm rạ, trấu, sơ dừa, cám gạo, engym

+ Xử lý Crôm trong nước thải bằng rơm rạ:

Từ phế phẩm của nông nghiệp là rơm, rạ, sinh viên Trần Thị Kiều Chinh, khoa Hóa của Trường đại học Sư phạm Quy Nhơn, Bình Định, đã thực hiện thành công đề tài nghiên cứu khoa học: "Thăm dò khả năng xử lý crôm trong nước thải bằng rơm rạ" Là một nguyên tố kim loại nặng có trong nước thải, crôm và các hợp chất của chúng đều độc, đặc biệt các hợp chất có bậc ôxy hóa cao như cromat, biromat,v.v Vì vậy, mục đích ban đầu của đề tài là hướng đến xử lý các chất thải này bằng các vật liệu tự nhiên và nếu có hiệu suất cao thì có thể ứng dụng vào thực tế

Theo tác giả, rơm, rạ chính là dạng phế phẩm nông nghiệp rất gần gũi với người nông dân, có quá nhiều ở miền đất nông nghiệp mà phần lớn hiện đang có một công dụng đơn giản là đun bếp Vì thế, tác giả đã hoàn thành giải pháp xử lý crôm, loại bỏ bớt được

sự độc hại của nguyên tố này trong nước thải Qua phân tích thành phần hóa học trong rơm, rạ, cho thấy thành phần chính của rạ là xenlulôza, nếu tính theo khối lượng khô thì trong rơm có từ 3 - 4,5% chất có đạm, 1,2 - 2% chất béo, 30% các chất dẫn xuất không chứa đạm, 35 - 36% xenlulôza và 14-15% chất khoáng Sau khi phân tích các thành phần hóa học của rơm, rạ, và rơm, rạ có khả năng hấp thụ crôm rất tốt Phương pháp này vừa rẻ tiền, vừa có hiệu quả xử lý rất cao

+ Dùng xơ dừa :

Các vật liệu dùng làm giá thể cho sinh vật bám trong quy trình xử lý nước thải sinh học thường có ít nhất một trong 4 điểm yếu sau: đắt tiền, trọng lượng lớn, chiếm chỗ và

dễ gây tắc nghẽn dòng chảy Xơ dừa là một vật liệu có thể tránh được những bất lợi đó Theo Thạc sĩ Nguyễn Ngọc Bích (Viện Nghiên cứu cao su VN), một trong những biện pháp nâng cao hiệu suất xử lý nước thải bằng công nghệ sinh học là nâng cao mật độ vi sinh vật trong hệ thống Khi xử lý nước thải bằng quá trình sinh trưởng lơ lửng (không có giá thể cho sinh vật bám), thì nước thải qua xử lý đi ra ngoài, đã mang theo một lượng đáng kể vi sinh vật

Từ kết quả trên, thạc sĩ Bích đã khẳng định khả năng và hiệu quả sử dụng xơ dừa thô trong bể xử lý kỵ khí để xử lý nước thải ngành chế biến cao su Ngoài ra, có thể áp dụng công nghệ trên trong việc xử lý các loại nước thải có chứa chất ô nhiễm hữu cơ cao

Xơ dừa là một vật liệu rẻ tiền và sẵn có ở nhiều vùng trong nước ta, nên đây có thể được coi như một hướng phát triển các công nghệ xử lý nước thải đơn giản và rẻ tiền

+ Bằng vỏ lạc (đậu phộng):

Vỏ của củ lạc, một trong phế phẩm công nghiệp thực phẩm lớn nhất, có thể được

sử dụng để tách các ion đồng có hại cho môi trường ra khoải nước thải, theo các nhà nghiên cứu Thổ Nhĩ Kỳ

Các nhà khoa học kết luận rằng, cả vỏ của củ lạc, một phế phẩm rẻ tiền của công nghiệp thực phẩm và mụn cưa của cây thông từ công nghiệp gỗ có thể dùng để làm sạch nước để làm giảm lượng đồng độc hại một cách đáng kể

+ Bằng hoa :

Đây là phát minh của nhóm sinh viên đến từ ĐHKHTN (ĐHQG Hà Nội) Ngọc Anh - cô sinh viên năm cuối khoa Môi trường ĐHKHTN và là một thành viên trong nhóm luôn bức xúc về một giải pháp xử lý vấn đề ô nhiễm cho hồ.Có lần tình cờ Ngọc Anh đọc được bài báo viết về cách trồng những loài cây thủy sinh có khả năng lọc nước nhiễm bẩn

ở Trung Quốc của GS Nguyễn Lân Dũng, ý tưởng về một giải pháp cho hồ B52 đã hình thành

Chắt lọc từ hàng chục giống hoa Ngọc Hà, 3 loại cây là loa kèn, thủy trúc, rong diềng được nhóm nghiên cứu lựa chọn do có khả năng sống cao, có thể trồng thủy canh

Để chuyển cây từ môi trường đất sang môi trường nước, cả nhóm phải mất rất nhiều công sức chăm sóc cây trồng qua nhiều giai đoạn

Giúp cây có thể thích nghi trong môi trường mới, cây phải được trồng trong nước

hồ qua nhiều lần pha loãng Khi những bè cây vẫn xanh tươi trong nước hồ, qua trực quan nước trong lên trông thấy Phân tích cho thấy các chỉ tiêu ô nhiễm trong nước đã giảm rõ rệt Đem bè hoa thả thí nghiệm trên hồ Tây, những gương mặt trẻ bừng lên khi cây sống mạnh khỏe trong điều kiện nước hồ ô nhiễm nặng

Kế hoạch của nhóm là tiếp tục nghiên cứu đề tài nhằm tìm những giải pháp tốt hơn, tìm thêm nhiều loài hoa đẹp hơn, phong phú hơn Các nhà nghiên cứu trẻ mong

muốn khi ra trường sẽ có điều kiện đưa đề tài ứng dụng vào thực tiễn để những cây hoa không chỉ nở trên hồ B52 mà còn rực rỡ ở những hồ nước ô nhiễm

+ Bằng chế phẩm sinh học:

Trung tâm Phát triển Công nghệ, Tài nguyên và Môi trường (Liên hiệp các Hội KHKT Việt Nam) vừa nghiên cứu sản xuất thành công chế phẩm sinh học xử lý nước thải chăn nuôi Nghiên cứu đã được ứng dụng tại trang trại ông Trần Văn Thanh, thông Đông Hưng, phường Đồng Tâm, TP Vĩnh Yên (Vĩnh Phúc) Sau khi được xử lý bằng chế phẩm sinh học mật độ vi sinh vật gây bệnh trong nước thải chăn nuôi giảm hàng chục lần, riêng hàm lượng COD nguy hại giảm 4-5 lần; nước thải có thể xả thẳng ra môi trường xung quanh mà không gây hại đến sức khoẻ người dân Đặc biệt, chế phẩm có giá thành rẻ 18.000đ/kg, tác dụng lâu dài (2 tháng) Thạc sỹ Trần Cẩm Phong, chủ đề tài nghiên cứu, cho biết: Nguyên liệu sản xuất chế phẩm sinh học gồm: Cám gạo (bột ngô) 30%, tham bùn 65%, đường vàng 5%, một chút muối NaCl, muối C7H5NaO2 Trung bình 1kg chế phẩm xử lý từ 5-10m2 nước thải

2 Sơ lược về các chỉ tiêu đánh giá chất lượng nước

2.1 Các chỉ tiêu hóa lý

2.1.1 Độ đục

Độ đục do sự hiện diện của các chất huyền trọc như đất sét, bùn, chất hữu cơ li ti

và nhiều loại vi sinh vật khác Nước có độ đục cao chứng tỏ nước có nhiều tạp chất chứa trong nó, khả năng truyền ánh sáng qua nước giảm

2.1.2 Màu sắc

Nước nguyên chất không có màu Màu sắc gây nên bởi các tạp chất trong nước (thường là do chất hữu cơ (chất mùn hữu cơ – acid humic), một số ion vô cơ (sắt…), một

số loài thủy sinh vật…

2.1.3 Giá trị pH

pH có ý nghĩa quan trọng về mặt môi sinh, trong thiên nhiên pH ảnh hưởng đến hoạt động sinh học trong nước, liên quan đến một số đặc tính như sự kết tủa, sự hòa tan, cân bằng carbonat… Vì thế, việc xét nghiệm pH để hoàn chỉnh chất lượng và phù hợp

với yêu cầu kỹ thuật đóng một vai trò hết sức quan trọng trong kỹ thuật môi trường pH được xác định bằng máy đo pH hoặc bằng phương pháp chuẩn độ

2.1.4 Tổng hàm lượng chất rắn lơ lửng (TSS)

Các chất rắn lơ lửng (các chất huyền phù) là những chất rắn không tan trong nước Hàm lượng các chất lơ lửng (SS) là lượng khô của phần chất rắn còn lại trên giấy lọc sợi thủy tinh khi lọc 1 lít nước mẫu qua phễu lọc rồi sấy khô ở 1050C cho tới khi khối lượng không đổi (mg/L)

Trong ngành cấp nước, hàm lượng chất rắn hòa tan được khuyến cáo nên giữ thấp hơn 500mg/l và giới hạn tối đa chấp nhận cũng chỉ đến 1000mg/l

2.1.5 Nhiệt độ

Nhiệt độ của nước là một đại lượng phụ thuộc vào điều kiện môi trường và khí hậu Sự thay đổi nhiệt độ phụ thuộc vào từng loại nước Nước mạch nông có to: 4– 40oC nước ngầm là: 17 – 31oC Nhiệt độ nước thải cao hơn nhiệt độ nước cấp

3 Sơ lược về cây Mùng

-Tên gọi khác: Môn bạc hà, Môn to, Dọc mùng, Ráy dọc mùng

-Tên tiếng Anh: Super-Sized Elephant-ear

-Tên khoa học: Colocasia gigantea (BLUME) HOOK.F., 1893

-Các loài tương cận: Cây khoai môn (khoai sọ): Colocasia esculenta

Cây Ráy: Alocasia macrorrhizos.

Phân loại khoa học (Scientific classification)

Bộ (ordo) Trạch tả (Alismatales)

Phân họ (subfamili) Ráy (Aroideae)

Cây Mùng (Colocasia gigantea) là loài cây thân thảo đa niên có thân ngầm phát triển

thành củ được dùng để nhân giống và làm thuốc

- Thân: Cây Mùng có thân ngầm phát triển thành củ Bẹ lá mọc từ thân ngầm vươn lên phía trên mặt đất và mỗi lá mang một phiến lá rộng Chiều cao của cây chủ yếu là bẹ lá cao 1-1,2 m

- Củ: Phần thân ngầm phát triển thành củ, mỗi bụi có từ 1 đến nhiều củ Vỏ củ xù xì Củ

có độc tố gây ngứa nên không ăn được

- Lá: Lá đơn rộng, mọc so le, phiến lá hình mũi tên, gốc lá lỏm, dài 20-30 cm, giữa có gân

lá chạy dài dọc lá Bẹ lá dày, xốp và mọng nước, họp thành thân giả hoặc rời, phát triển từ thân ngầm ở dưới mặt đất

- Hoa: Mọc thành chùm vào cuối giai đoạn sinh trưởng của cây Cụm hoa thơm, có mo dạng ống bao bọc Bông mo ngắn hơn mo, mang từ đỉnh xuống gốc: Các hoa đực, các hoa trung tính và các hoa cái

- Quả: Quả cây Mùng màu đỏ, bầu 1 ô, hình trứng, thường chỉ chứa một hạt

Cây sinh sản vô tính bằng chồi non phát triển từ củ

+ Thành phần dinh dưỡng và hóa học

Trong 100 gam bẹ lá của cây Mùng có chứa các thành phần dinh dưỡng như sau:

Protein: 0,25 gam Magnesium: 16 mg

Carbohydrat (bột, đường): 3,8 gam Đồng: 0.03 mg

Chất xơ: 0,5 gam Sắt: 0,4 mg

Phospho: 25 mg Vitamin : B1=0,012 mg; B2= 0,03 mg;

PP= 0,02 mg; C=3 mg

Bộ phận duy nhất của cây Mùng được dùng làm rau là bẹ lá đã được tước bỏ vỏ Các

bộ phận khác của cây Mùng không dược dùng làm rau ăn và được chế biến thành các món ăn như: Làm nộm, bóp gỏi, rau luộc, xào, hầm, làm rau nấu canh chua, lẩu chua, muối dưa chua…

Theo kinh nghiệm dân gian ở Việt Nam thân rể (Củ) cây Mùng được dùng làm thuốc Thân rễ có thể thu hoạch quanh năm, cạo bỏ lớp vỏ thô bên ngoài Có thể dùng tươi hay xắt lát mỏng, phơi khô Vị thuốc được xem là có vị nhạt, tính hàn, có các tác dụng giải nhiệt, trừ độc, khu phong Dùng trị cảm cúm, sưng khớp xương do phong thấp, vết thương do côn trùng độc cắn

Theo Tây y Tương tự như trong củ của cây Ráy, trong củ của cây Mùng cũng có chất Alocasin Đây là một chấp protein phức tạp có hoạt tính kháng khuẩn và kháng nấm Alocasin có chuỗi acid amin tận cùng APEGEV, có một số hoạt tính chống nấm gây

bệnh tương tự như Miraculin ly trích từ rễ Đậu Hà Lan (Pisum sativum)

ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

1 Đối tượng nghiên cứu

- Mẫu nước thải sinh hoạt trước và sau khi lọc

- Cây Mùng

2 Nguyên liệu

- Chuẩn bị nguyên liệu: Cây Mùng, nước thải sinh hoạt, thùng xốp

3 Phương pháp nghiên cứu

3.1 Phương pháp thiết kế

- Hệ thống xử lí nước mô hình nhỏ được thiết kế có 2 bề:

+ Bề 1, thể tích 20 lit: Chứa nước thải sinh hoạt

+ Bề 2, thể tích 20 lit: Chứa nước thải sinh hoạt + Trồng cây Mùng

- Phân tích mẫu nước thải sinh hoạt: Sử dụng các biện pháp đo pH, màu sắc, mùi, nhiệt độ

3.2 Phương pháp phân tích

3.2.1 Phương pháp lấy mẫu

Nước được lấy tại các tôn trong xã Mẫu lấy ở tầng mặt (10-30cm), sử dụng cho hệ thống thí nghiệm và phân tích Để phân tích, mẫu được chứa trong bình PET

3.2.2 Phương pháp phân tích

Toàn quá trình phân tích mẫu được thực hiện dưới sự hướng dẫn của giáo viên tại phòng thí nghiệm của trường

3.3 Phương pháp xử lí số liệu

Dùng phần mềm Microsoft Office Excel