Nghiên cứu xử lý nước thải tinh bột sắn bằng thực vật thủy sinh tại nhà máy liên doanh sản xuất tinh bột sắn kon tum

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI --- PHẠM THỊ LỤA NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI TINH BỘT SẮN BẰNG THỰC VẬT THỦY SINH TẠI NHÀ MÁY LIÊN DOANH SẢN XUẤT TINH BỘT SẮN K

TINH BỘT SẮN KON TUM

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Chuyên ngành : QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

Hà Nội – Năm 2013

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

PHẠM THỊ LỤA

NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI TINH BỘT SẮN BẰNG THỰC VẬT

THỦY SINH TẠI NHÀ MÁY LIÊN DOANH SẢN XUẤT

TINH BỘT SẮN KON TUM

Chuyên ngành : QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT CHUYÊN NGÀNH: QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN VÀ MÔI TRƯỜNG

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC PGS.TS NGUYỄN NGỌC LÂN PGS.TS NGÔ THỊ NGA

Hà Nội – Năm 2013

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan đề tài “Nghiên cứu xử lý nước thải tinh bột sắn bằng thực vật thủy sinh tại nhà máy Liên doanh sản xuất tinh bột sắn Kon Tum” do

PGS.TS Ngô Thị Nga hướng dẫn là công trình nghiên cứu của riêng tôi

Các số liệu, kết quả trong luận văn là hoàn toàn trung thực và chưa được công

bố trong bất cứ công trình nào khác Các thông tin trích dẫn trong luận văn đều được chỉ rõ nguồn gốc

Hà Nội, ngày 18 tháng 3 năm 2013

Học viên

Phạm Thị Lụa

LỜI CẢM ƠN

Tôi xin bày tỏ lời cảm ơn sâu sắc tới PGS.TS Ngô Thị Nga, đã tận tình hướng dẫn tôi hoàn thành luận văn này Xin cảm ơn các Thầy, Cô giáo Viện khoa học và Công nghệ Môi trường – Trường Đại học Bách khoa Hà Nội đã tận tình giúp đỡ, dạy

dỗ, tạo điều kiện và đóng góp nhiều ý kiến cũng như kinh nghiệm trong thời gian qua

Tôi xin chân thành cảm ơn: Viện Môi trường Nông nghiệp đã tạo điều kiện thuận lợi về cơ sở vật chất để nghiên cứu thực nghiệm các nội dung của đề tài

Xin bày tỏ sự cảm ơn sâu sắc đến bạn bè đồng nghiệp đã có những ý kiến góp

ý cho tôi hoàn chỉnh luận văn

Xin cảm ơn các cơ quan, đơn vị, cá nhân đã giúp đỡ tôi trong quá trình điều tra thu thập tài liệu phục vụ đề tài

Cuối cùng xin cảm ơn tấm lòng của những người thân yêu trong gia đình đã động viên, cổ vũ, tạo mọi điều kiện tốt nhất cho tôi trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn tốt nghiệp

Hà Nội, ngày 18 tháng 3 năm 2013

Học viên

Phạm Thị Lụa

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN i

LỜI CẢM ƠN ii

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG I 3

TỔNG QUAN 3

1.1 Tình hình sản xuất tinh bột sắn 3

1.1.1 Tình hình sản xuất tinh bột sắn trên thế giới 3

1.1.2 Tình hình sản xuất tinh bột sắn ở Việt Nam 4

1.2 Các vấn đề môi trường của quá trình sản xuất tinh bột sắn 8

1.2.1 Khí thải 8

1.2.2 Nước thải 9

1.2.3 Chất thải rắn 12

1.3 Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải 13

1.4 Tổng quan về xử lý nước thải chế biến tinh bột sắn 19

1.5 Những nghiên cứu về thực vật thủy sinh xử lý nước thải 22

1.5.1 Cơ sở khoa học của phương pháp dùng TVTS xử lý nước thải 22

1.5.2 Một số loài thực vật thủy sinh xử lý nước thải 24

CHƯƠNG II: ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG 35

VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 35

2.1 Đối tượng nghiên cứu 35

2.2 Nội dung nghiên cứu 35

2.3 Phương pháp nghiên cứu 35

2.3.1 Phương pháp điều tra 35

2.3.2 Phương pháp thu thập thông tin 36

2.3.3 Phương pháp bố trí thí nghiệm 36

2.3.4 Phương pháp lấy mẫu và phân tích 37

2.3.5 Phương pháp đánh giá 38

2.3.6 Phương pháp xử lý số liệu 38

CHƯƠNG III 39

KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 39

3.1 Giới thiệu về Nhà máy Liên doanh sản xuất tinh bột sắn Kon Tum và quy trình sản xuất tinh bột sắn 39

3.1.1 Sơ lược về nhà máy sản xuất tinh bột sắn Kon Tum 39

3.1.2 Quy trình công nghệ sản xuất tinh bột sắn của nhà máy 39

3.1.3 Hệ thống xử lý nước thải của nhà máy 42

3.1.3.1 Nguồn gốc, lưu lượng nước thải phát sinh tại công ty 42

3.1.3.2 Thành phần, tính chất nước thải phát sinh tại công ty 42

3.1.3.3 Sơ đồ công nghệ hệ thống xử lý nước thải của nhà máy 44

3.2 Hiện trạng ô nhiễm nước thải của nhà máy 46

3 3 Lựa chọn một số loài TVTS có khả năng xử lý nguồn nước ô nhiễm do CBTBS 49

3.3.1 TVTS có khả năng hấp thụ các chất hữu cơ trong nước thải ô nhiễm 49

3.3.2 Khả năng xử lý nguồn nước ô nhiễm của một số loài TVTS sau 14 ngày 50

3.3.3 Khả năng xử lý nước thải của một số thực vật thủy sinh sau 21 ngày 54

3.3.4 Đánh giá và chọn lọc một số loài TVTS có khả năng xử lý nguồn nước ô nhiễm do CBTBS 62

3.4 Nghiên cứu phương pháp sử dụng TVTS để xử lý nguồn nước CBTBS 64

3.4.1 Áp dụng thử nghiệm xử lý nước thải chế biến tinh bột sắn 66

3.4.2 Ưu điểm và hạn chế của quy trình xử lý ô nhiễm nước thải CBTBS 70

3.4.3 Đánh giá hiệu quả chất lượng nước thải CBTBS sau khi đã xử lý 71

3.5 Đánh giá hiệu quả của việc tái sử dụng nguồn nước ô nhiễm do CBTBS sau khi xử lý 72

KẾT LUẬN 75

TÀI LIỆU THAM KHẢO 76

PHỤ LỤC 80

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT

- BTNMT : Bộ Tài nguyên và Môi trường

- CBTBS : Chế biến tinh bột sắn

- TVTS : Thực vật thủy sinh

- TCCP : Tiêu chuẩn cho phép

- TCVN :Tiêu chuẩn Việt Nam

- QCVN : Quy chuẩn Việt Nam

- UBND : Uỷ ban nhân dân

- NXB : Nhà xuất bản

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1: Một số nhà máy sản xuất tinh bột sắn qui mô lớn ở Việt Nam 6

Bảng 1.2 Đặc trưng nước thải từ sản xuất tinh bột sắn 11

Bảng 1.3 Thành phần của bã thải sắn 13

Bảng 3 1: Chất lượng nước thải nhà máy chế biến tinh bột sắn Kon Tum 46

Bảng 3.2 Khả năng xử lý của một số thực vật thủy sinh sau 14 ngày 51

Bảng 3 3 Khả năng xử lý nước ô nhiễm do CBTBS của một số TVTS sau 21 ngày 55

Bảng 3.4 Phương pháp kết hợp giữa các loài TVTS để xử lý nguồn nước ô nhiễm do CBTBS 65

Bảng 3.5 Đánh giá chất lượng nước thải CBTBS sau mô hình 71

Bảng 3.6 Khả năng sinh trưởng của rau cải xanh 72

Bảng 3.7 Năng suất rau sau thí nghiệm 73

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1 Biểu đồ tăng trưởng diện tích, năng suất và sản lượng TBS ở nước ta….5

Hình 1.2 Cân bằng vật chất trong sản xuất tinh bột sắn từ củ tươi……… 12

Hình 1.3: Mối quan hệ giữa thực vật thủy sinh và VSV hiếu khí trong ao hồ 24

Hình 2.1 Sơ đồ thí nghiệm trồng thực vật thủy sinh………37

Hình 3.1 Sơ đồ quy trình công nghệ sản xuất tinh bột sắn 40

Hình 3.2 Sơ đồ hệ thống xử lý nước thải ………44

Hình 3.3: Biều đồ chất lượng nước thải của nhà máy đối với COD, BOD 47

Hình 3.4: Biểu đồ chất lượng nước thải của nhà máy 48

Hình 3.5: Biểu đồ khả năng xử lý của một số thực vật thủy sinh sau 14 ngày đối với COD, BOD 52

Hình 3.6: Biểu đồ khả năng xử lý của một số thực vật thủy sinh sau 14 ngày 53

Hình 3.7: Biểu đồ khả năng xử lý của một số thực vật thủy sinh sau 21 ngày 56

Hình 3.8: Biểu đồ khả năng xử lý của một số thực vật thủy sinh sau 21 ngày đối với NH4+, PO43- 57

Hình 3.9 Thí nghiệm trồng thực vật thủy sinh xử lý nước thải 61

Hình 3.10.Biểu đồ khả năng xử lý nước thải của một số TVTS sau 21 ngày 63

Hình 3.11: Mô hình xử lý nguồn nước ô nhiễm do CBTBS 68

Hình 3.12: Ảnh mô hình xử lý nước thải TBS 69

Hình 3.13 Thí nghiệm sử dụng nước thải sau xử lý cho rau cải xanh……….74

MỞ ĐẦU

Gần đây, các cơ sở chế biến tinh bột sắn (CBTBS) ở nước ta phát triển mạnh, nước thải từ quá trình chế biến sắn đã gây ô nhiễm môi trường khá nghiêm trọng Nguyên nhân chính là do trong thành phần của củ sắn có chứa chất xianua rất độc Nồng độ xianua (CN-) tồn tại trong nước thải CBTBS từ 5 - 25mg/l, đôi khi lên đến 75mg/l Liều gây độc cho một người lớn là 20 mg HCN, liều gây chết người là 50 mg HCN cho 50 kg thể trọng [33]

Công nghệ sản xuất tinh bột sắn ngày càng phát triển, sản lượng tinh bột sắn không ngừng tăng lên Sản phẩm tinh bột sắn được sử dụng trong nhiều lĩnh vực kinh tế và đời sống Sắn là nguồn lương thực trực tiếp cho người, thức ăn cho gia súc Tuy nhiên trong quá trình sản xuất tinh bột sắn cũng tạo ra lượng lớn chất thải, nhất là nước thải Nước thải từ CBTBS có hàm lượng chất hữu cơ rất cao, do

đó gây nên ô nhiễm nguồn nước và môi trường sống của người dân gần kề nơi sản xuất Chính vì vậy, nếu không được xử lý triệt để, nước thải CBTBS sẽ là một hiểm họa tiềm tàng cho môi trường xung quanh và sức khỏe của cộng đồng dân cư địa phương Có nhiều công nghệ đã được áp dụng để xử lý nước thải CBTBS nhưng chưa đáp ứng được tiêu chuẩn xả thải, chi phí cao, công nghệ phức tap… trên thế giới hiện nay có rất nhiều công nghệ xử lý các nguồn nước ô nhiễm khác nhau, nên việc lựa chọn công nghệ nào cho phù hợp thì còn phụ thuộc vào điều kiện cụ thể

Xử lý nước bằng các phương pháp sinh học là một trong những hướng được sử dụng phổ biến Cho đến nay, nó vẫn đang phát triển và áp dụng rộng rãi,

do đầu tư vốn ít, vận hành đơn giản, hiệu quả xử lý cao Trong đó, phương pháp

xử lý nguồn nước ô nhiễm bằng thực vật thủy sinh là hướng rất được quan tâm

Nghiên cứu sử dụng các loài thực vật trong xử lý ô nhiễm nước đã được biết đến và việc ứng dụng nó đã mang lại nhiều hiệu quả tích cực, đặc biệt với nguồn nước ô nhiễm cao và chứa nhiều chất dinh dưỡng Nhờ các quá trình tự nhiên, nước có khả năng tự làm sạch cùng với sự phối hợp trồng thực vật nước để

chúng hấp thu các chất hữu cơ, dinh dưỡng N và P có trong nước để phát triển, nhờ đó nước được làm sạch Sinh khối thực vật sau thu hoạch có thể tận dụng làm thức ăn chăn nuôi hoặc ủ phân hữu cơ bón cho ruộng và khép kín chu trình sản xuất

Xuất phát từ thực tế trên, chúng tôi thực hiện đề tài: “Nghiên cứu xử lý nước thải tinh bột sắn bằng thực vật thủy sinh tại nhà máy Liên doanh sản xuất tinh bột sắn Kon Tum”

* Mục tiêu nghiên cứu

- Đánh giá hiện trạng nước thải từ chế biến tinh bột sắn của nhà máy Liên doanh sản xuất tinh bột sắn Kon Tum;

- Nghiên cứu thực nghiệm xử lý nước thải chế biến tinh bột sắn bằng thực vật thủy sinh và áp dụng thử nghiệm hệ thống xử lý nước thải cho nhà máy

CHƯƠNG I TỔNG QUAN 1.1 Tình hình sản xuất tinh bột sắn

1.1.1 Tình hình sản xuất tinh bột sắn trên thế giới

Sắn là một loại cây lương thực quan trọng ở nhiều nước trên thế giới đặc biệt

là ở các nước nhiệt đới châu Á, châu Phi, và châu Mỹ La tinh Cùng với sự phát triển của công nghiệp chế biến cây sắn ngày càng trở nên có giá trị kinh tế cao Hiện nay, có trên 100 nước trồng sắn với diện tích khoảng 16 triệu ha tập trung ở châu Phi 57%, châu Á 25% và châu Mỹ latinh 18% với tổng sản lượng 155

 170 triệu tấn/năm Những nước trồng nhiều nhất là Brazil, Nigerria, Indonesia

và Thái Lan Ở châu Phi sắn luôn chiếm tỷ trọng cao trong cơ cấu lương thực, trung bình sắn được sử dụng tới 96 kg/người /năm Trên thế giới mức tiêu thụ là 18kg/người /năm Khoảng 85% sản lượng sắn tiêu thụ ở các nước trồng (trong đó 58% được sử dụng làm lương thực, 28% thức ăn gia súc, 3% dùng làm nguyên liệu cho công nghiệp, ), 15% sản lượng còn lại xuất khẩu sang các nước châu Âu, một số nước châu Á và Nhật Bản dưới dạng tinh bột sắn, tapioca và sắn lát khô [19]

Ở châu Á sản lượng sắn năm 1999 là 50,9 triệu tấn còn năm 2000 là 50,5 triệu tấn, giảm ít so với năm 1999 (giảm 0,4 triệu tấn), chủ yếu là giảm sản lượng sắn ở Indonesia và Thái Lan (Thái Lan có sản lượng sắn cao nhất trong khu vực mỗi năm thu hoạch 17,7  19,1 triệu tấn) [37] Nguyên nhân của sự suy giảm này là do

sự chuyển đổi cơ cấu cây trồng của một số nông dân Thái Lan từ trồng sắn sang trồng mía Tuy nhiên nhờ sự can thiệp rộng của chính phủ sản lượng bột sắn và sắn viên chỉ giảm xuống khoảng 1,3%, trong khi sản lượng sắn củ cần thay đổi là khoảng 0,8% Hậu quả của sự suy giảm sản lượng sắn chỉ là 0,5% ở Indonesia sự suy giảm là 4% do được mùa về gạo nên mức tiêu thụ sắn trong nước cho các nhu cầu sinh hoạt cũng như công nghiệp đều giảm Ngược lại, ở Việt Nam, sản lượng sắn tăng 13%, ấn độ tăng 2%, và thay đổi không đáng kể ở các nước khác

Năm 2006 và 2007, sản lượng sắn thế giới đạt 226,34 triệu tấn củ tươi so với 2005/06 là 211,26 triệu tấn và 1961 là 71,26 triệu tấn Nước có sản lượng sắn nhiều nhất là Nigeria (45,72 triệu tấn), kế đến là Thái Lan (22,58 triệu tấn) và Indonesia (19,92 triệu tấn) Nước có năng suất sắn cao nhất là Ấn Độ (31,43 tấn/ha), kế đến là Thái Lan (21,09 tấn/ha), so với năng suất sắn bình quân của thế giới là 12,16 tấn/ha (FAO, 2008) [43]

Khả năng thu lợi cao từ việc xuất khẩu bột và tinh bột sắn khiến các nước xuất khẩu chủ yếu sẽ thay các giống sắn truyền thống bằng các giống sắn mới cho năng suất cao, hàm lượng tinh bột lớn thích hợp với chế biến công nghiệp Có như vậy mới đáp ứng được nhu cầu ở trong cũng như ngoài nước đang gia tăng

1.1.2 Tình hình sản xuất tinh bột sắn ở Việt Nam

Hiện nay Việt Nam là nước xuất khẩu tinh bột sắn đứng thứ 3 trên thế giới, sau Indonesia và Thái Lan Năm 2006, diện tích đất trồng sắn đạt 475.000 ha, được canh tác phổ biến ở hầu hết các tỉnh Diện tích sắn trồng nhiều nhất ở Đông Nam Bộ và Tây Nguyên Sản lượng tinh bột sắn đạt 7.714.000 tấn Thị trường xuất khẩu chính của Việt Nam là Trung Quốc, Đài Loan Cùng với diện tích sắn được nâng lên, năng suất thu hoạch sắn cũng như sản lượng tinh bột sắn được sản xuất cũng tăng lên theo thời gian Theo hình 1.1, tốc độ phát triển của sản lượng tinh bột sắn cao hơn gấp nhiều lần so với sự gia tăng của diện tích trồng sắn [17]

0 50 100 200 300 400 500 600 700 800

DiÖn tÝch (1.000 ha) S¶n l-îng (10.000 tÊn) N¨ng suÊt (100 tÊn/ ha)

Hình 1.1 Biểu đồ tăng trưởng diện tích, năng suất và sản lượng tinh bột sắn ở

nước ta

Sắn là một trong ít các mặt hàng có khối lượng xuất khẩu cũng như kim ngạch xuất khẩu tăng mạnh Theo số lượng thống kê sơ bộ trong 7 tháng đầu năm

2009, cả nước đã xuất khẩu được 2,66 triệu tấn sắn và tinh bột sắn, đạt kim ngạch

408 triệu USD, tăng 4,4 lần về sản lượng và tăng 2,8 lần về kim ngạch so với cùng

kỳ 2008 [35]

Trong những năm gần đây, năng lực sản xuất và chế biến sắn của Việt Nam

đã có bước tiến bộ đáng kể Năm 2008 diện tích trồng sắn của nước ta đã tăng mạnh từ 270.000 ha (năm 2005) lên 510.000 ha, sản lượng ước đạt hơn 8 triệu tấn, tăng 2,3% so với năm ngoái nhưng tăng gần gấp đôi so với 3 năm trước Đáng chú

ý là diện tích tăng vượt 135 nghìn ha so với quy hoạch phát triển sắn tới năm

2010 Năng suất những năm vừa qua cũng tăng, mặc dù không nhiều, từ 15,35 tấn/ha năm 2005 (trung bình của thế giới là 12,16 tấn/ha) lên 15,7 tấn/ha năm 2008 nhưng vẫn thấp so với Ấn Độ (31,43 tấn/ha), Thái Lan (21,09 tấn/ha) Sản lượng

cả năm 2009 ước đạt 8,1 đến 8,6 triệu tấn, cao hơn năm ngoái khoảng 0,2 đến 0,4 triệu tấn Với tỷ trọng sắn cho xuất khẩu khoảng 48,6%, dùng làm thức ăn gia súc 22,4%, chế biến thủ công 16,8%, chỉ có 12,2% dùng tiêu thụ tươi thì khối lượng cho xuất khẩu năm nay của Việt Nam vào khoảng 4 triệu tấn 6 tháng đầu năm

2009, Việt Nam đã xuất được 2,4 triệu tấn sắn (trọng đó đã bao gồm một lượng

lớn tồn kho của năm 2008 chuyển sang) Với nguồn cung vụ mới được bổ sung vào cuối năm, dự báo cả năm nay Việt Nam sẽ xuất khẩu khoảng 4,6 - 5 triệu tấn sắn, tương đương khối lượng xuất khẩu 5 tháng cuối năm khoảng 1,8 - 2,3 triệu tấn [35]

Nhiều nhà máy chế biến sắn ở trong nước cũng được xây dựng Trên phạm vi

cả nước, có khoảng 60 nhà máy chế biến tinh bột sắn có quy mô công nghiệp với tổng công suất chế biến mỗi năm hơn nửa triệu tấn tinh bột sắn, tương ứng với nhu cầu sử dụng gần 2,5 triệu tấn củ sắn tươi, bằng 30% sản lượng cả nước, tăng gấp đôi số nhà máy và gấp 3 về công suất so với 5 năm trước đây [35]

Theo số liệu thống kê chưa đầy đủ, khoảng 40 - 45% sản lượng sắn dành cho chế biến quy mô lớn, hay còn gọi là quy mô công nghiệp, 40 - 45% sản lượng sắn dành cho chế biến tinh bột ở qui mô nhỏ và vừa, dùng để sản xuất các sản phẩm sắn khô, chế biến thức ăn chăn nuôi và 10 - 15% dùng cho ăn tươi và các nhu cầu khác

Bảng 1.1: Một số nhà máy sản xuất tinh bột sắn qui mô lớn ở Việt Nam [37]

(tấn/ngày)

14 Nước Trông Tây Ninh 60

Sản phẩm của các doanh nghiệp này là tinh bột sắn cao cấp, có giá trị xuất khẩu cao Các công ty này thường được trang bị bằng công nghệ tiên tiến, nhập từ các nước chế biến sắn hàng đầu như Thái Lan, Trung Quốc, Đài Loan Sắn được chế biến hoàn toàn bằng máy do đó việc chế biến tinh bột sắn từ sắn củ tươi trở nên rất hiệu quả Cùng với sự đầu tư này đã làm tăng đáng kể sản lượng tinh bột sắn

Đặc thù sản xuất

Hiện nay ở Việt nam có rất nhiều loại hình chế biến sắn, tuỳ thuộc vào qui mô công nghệ, vốn, lao động nhưng về cơ bản có thể chia thành 3 loại hình chế biến sắn như sau [9]:

- Doanh nghiệp tư nhân qui mô nhỏ (qui mô hộ gia đình nông dân): Loại hình

này chủ yếu phát triển mạnh ở một số vùng đồng bằng và trung du như Hoà bình,

Hà Nam, Nam Định, Vĩnh Phúc, Phú Thọ, Hà Tây Sản phẩm chủ yếu là tinh bột sắn và các sản phẩm từ tinh bột sắn như bún khô, bánh đa Về thiết bị và công nghệ chế biến ở đây có mức độ cơ giới hoá thấp, chủ yếu lao động thủ công trong những làng nghề truyền thống ở các vùng nông thôn Một vấn đề chung đối với các doanh nghiệp loại này là nguồn ô nhiễm phân tán

- Doanh nghiệp tư nhân qui mô vừa: Mô hình "Hợp tác xã"

Hiện nay có rất ít doanh nghiệp qui mô vừa, ở mỗi tỉnh sản xuất nhiều sắn thường có khoảng 4  6 doanh nghiệp loại này Doanh nghiệp qui mô vừa có

khoảng 10  15 công nhân Chế biến khoảng 10  100 tấn sắn tươi (chứa khoảng

25  27%) tinh bột sắn mỗi ngày, thu được 4  20 tấn tinh bột [9] Các doanh nghiệp này sản xuất chủ yếu 2 loại sản phẩm: Tinh bột ướt và tinh bột khô, mức độ

cơ giới hoá ở các công đoạn: bóc vỏ, nạo sắn, thái, lọc và sấy khô Do đó quá trình chế biến đòi hỏi nhiều vốn, ít lao động và sử dụng nhiều nước hơn Các doanh nghiệp này không sử dụng SO2 để tẩy trắng tinh bột như trong các nhà máy lớn

- Nhà máy qui mô lớn: Để đáp ứng nhu cầu tinh bột sắn ngày càng tăng của

các ngành công nghiệp như giấy, dệt, bột ngọt…trong những năm qua đã có nhiều nhà máy chế biến tinh bột sắn qui mô lớn được xây dựng Các công ty này thường

là liên doanh giữa một công ty của Việt Nam với một công ty nước ngoài và xuất hiện từ những năm 90 Các công ty qui mô lớn có số lượng công nhân khoảng tà

50  150 người, chế biến từ 400 tấn sắn tươi mỗi ngày trở lên, tạo ra khoảng trên

100 tấn tinh bột khô mỗi ngày [9]

1.2 Các vấn đề môi trường của quá trình sản xuất tinh bột sắn

Chất thải từ ngành công nghiệp chế biến thực phẩm nói chung và công nghiệp sản xuất tinh bột sắn nói riêng luôn là vấn đề bức xúc đối với mỗi quốc gia, không chỉ gây ảnh hưởng tới môi trường đất, nước và không khí, gây mất mỹ quan khu vực xung quanh mà còn ảnh hưởng trực tiếp tới sức khoẻ của cộng đồng Công nghiệp sản xuất tinh bột sắn làm phát sinh cả ba dạng chất thải: khí thải, nước thải

- Để tẩy trắng bột ở qui mô sản xuất lớn có thể lò đốt lưu huỳnh tạo sunfua dioxit, quá trình này làm phát sinh SO2 Ngoài ra SO2 còn phát sinh từ khu vực nghiền bột trong trường hợp định lượng quá nhiều SO2 vào dung dịch sữa bột

- Trong sản xuất tinh bột sắn, hợp chất cyanogenic glucozit thuỷ phân giải phóng HCN, đây là axit dễ bay hơi, chúng phát tán vào không khí gây ảnh hưởng tới sức khoẻ của con người và gia súc

- Khí ô nhiễm còn có thể phát sinh từ quá trình phân huỷ các hợp chất hữu cơ trong bã thải rắn hoặc trong nước thải từ hệ thống xử lý như: H2S, NH3, Indol, Xetol…có khả năng gây các bệnh về đường hô hấp, ung thư gây nguy hiểm cho con người

- Không khí còn bị ô nhiễm bởi bụi của quá trình vận chuyển sắn nguyên liệu

từ các vùng nguyên liệu tới khu vực tập kết sắn của Công ty hoặc bụi bột phát sinh trong quá trình sàng, sấy khô và đóng bao

Ngoài ra còn phải kể đến ô nhiễm tiếng ồn từ các máy rửa, máy nghiền, máy

Nước sử dụng trong chế biến tinh bột sắn tập trung chủ yếu ở công đoạn rửa củ và lọc lắng tinh bột Với công nghệ chế biến sắn ở các làng nghề hiện nay, mức tiêu thụ nước khoảng 4 - 5 m3/tấn củ tươi Bã sắn ở các cơ sở nhỏ và làng nghề thường chất đống để tự phân hủy theo thời gian, còn nước thải thì được xả thẳng ra cống rãnh không nắp, tràn ra đường làng và vào đồng ruộng, ảnh hưởng đến tầng nước mặt cho tưới tiêu và mạch nước ngầm cho sinh hoạt, đồng thời gây mùi hôi thối, mất mỹ quan cũng là nơi ruồi muỗi sinh nở và phát triển [39]

Theo Bộ Tài nguyên và Môi trường ngày 15/4/2005, với hai dây chuyền

của nhà máy chế biến tinh bột sắn Yên Bình, tỉnh Yên Bái có công suất 160 tấn sản phẩm/ngày, hàng ngày nhà máy thải ra khoảng 380 tấn bã sắn và khoảng 3600

m3 nước thải Tình trạng ô nhiễm do nhà máy sắn gây ra cho nhân dân hai xã Vũ

Linh và Vĩnh Kiên rất nghiêm trọng Chất lượng nước thải của nhà máy đều vượt

tiêu chuẩn Việt Nam cho phép nhiều lần đối với hầu hết các chỉ tiêu ô nhiễm Chính vì vậy ngoài mùi hôi thối khó chịu cho cả vùng, nước thải của nhà máy từ suối nhỏ Tầm Vông, Làng Ngần đổ ra suối Hang Luồn làm con suối bị ô nhiễm nặng Suối Hang Luồn là nơi đắp đập thủy lợi Hang Luồn, cung cấp nước tưới tiêu cho 26 ha các thôn Ba Luồn, Đồng Hen của Vũ Linh và 60 ha ruộng của xã Vĩnh Kiên Vì vậy trong vụ đông xuân có 1834 m2 ruộng củathôn Tầm Vông, 11.288m2

củathôn Làng Ngần không thể cấy được Số diện tích lúa còn lại bị ảnh hưởng đến

sự sinh trưởng, phát triển [40]

Nước thải công đoạn rửa củ và trích ly chiết suất là 2 nguồn gây ô nhiễm chính trong công nghệ chế biến tinh bột sắn

❖ Nước thải từ công đoạn rửa củ và bóc vỏ chiếm khoảng 30% tổng lượng nước sử dụng chứa chủ yếu là cát, sạn, hàm lượng chất hữu cơ không cao, pH ít biến động thường khoảng 6,5  6,8

❖ Trong khi đó nước thải từ công đoạn trích ly chiết suất có hàm lượng chất

ô nhiễm hữu cơ rất cao (COD: 7.000  41.000mg/l; BOD: 6.200  23.000mg/l), hàm lượng cặn lơ lửng, cặn khó chuyển hoá lớn (gồm xơ mịn, pectin và các cặn không tan khác), pH thấp 3,8  5,7 [1] Lượng nước này chiếm khoảng 60%

❖ Ngoài hai nguồn ô nhiễm chính còn có khoảng 10% nước thải từ quá trình rửa nhà, sàn, thiết bị, nước từ phòng thí nghiệm, từ quá trình sinh hoạt Nước thải loại này có COD khoảng 2.000  2.500mg/l; BOD5 = 400  500mg/l Chính vì vậy đối với sản xuất tinh bột sắn thì nước thải là vấn đề quan trọng nhất, gây sự quan tâm lớn nhất của các ngành chức năng

Bảng 1.2 Đặc trưng nước thải từ sản xuất tinh bột sắn [1]

A - Thải vào nguồn tiếp nhận dùng cho mục đích sinh hoạt

B - Nguồn tiếp nhận khác, ngoài loại A

C - Nguồn tiếp nhận được quy định

Từ bảng 1.2 nhận xét các chỉ tiêu nước thải như sau: Hầu hết hàm lượng các

chất ô nhiễm trong nước thải ở các công đoạn chính đều vượt quá tiêu chuẩn cho phép (TCVN 5945-2005-B) rất nhiều lần

Với đặc trưng của nước thải sản xuất tinh bột sắn như trên cho thấy nếu nước thải không được xử lý trước khi thải vào môi trường, sẽ gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng và tác động xấu tới sức khoẻ cộng đồng Cụ thể:

▪ Nước thải chế biến tinh bột từ sắn có hàm lượng chất hữu cơ cao làm giảm oxy hoà tan trong nước, thúc đẩy quá trình phân huỷ yếm khí các vi sinh vật trong nước phát sinh mùi xú uế ảnh hưởng nghiêm trọng tới chất lượng môi trường và gây mất mỹ quan

▪ Bên cạnh đó, quá trình chuyển hoá tinh bột thành axit hữu cơ làm cho pH trong nước thải giảm, pH thấp trong nước thải có tác động xấu tới các động vật

thuỷ sinh, đặc biệt các loài vốn ưa môi trường kiềm, làm chết tảo, cá di chuyển nơi sống, làm chua đất

▪ Hàm lượng TS, SS trong nước thải cao là nguyên nhân gây lắng đọng và thu hẹp diện tích các mương dẫn và các dòng tiếp nhận nước thải

Như vậy có thể khẳng định trong chế biến tinh bột sắn vấn đề nước thải là vấn

đề rất đáng quan tâm

1.2.3 Chất thải rắn

Trong quá trình sản xuất tinh bột sắn từ củ tươi, chất thải rắn chủ yếu phát sinh từ các công đoạn rửa củ, bóc vỏ và công đoạn lọc Chất thải rắn từ khâu rửa

củ bao gồm đất, cát, lớp vỏ lụa và một phần thịt củ bị vỡ do va chạm mạnh hoặc

do sắn nguyên liệu bị dập, thối Lượng chất thải này chiếm khoảng 5% sắn nguyên liệu Trong công đoạn lọc tách bã, phần bã còn lại là nguồn phát sinh chất thải rắn

vô cùng lớn, chiếm khoảng 40% sắn nguyên liệu [6] Có thể mô tả cân bằng vật chất trong quá trình sản xuất tinh bột sắn như sau:

Kết hợp cân bằng vật chất trên và số liệu thống kê với khoảng 60% sản lượng sắn cả nước năm 2002 (4157,7 nghìn tấn) [7] được làm nguyên liệu thì lượng chất thải rắn phát sinh trong quá trình sản xuất tinh bột sắn lên đến 1205,73 nghìn tấn Trong đó, lượng tạp chất là 207,88 nghìn tấn; lượng bã thải lên đến 997,85 nghìn tấn, với thành phần và tính chất của bã thải:

Sắn củ

1 tấn (100%)

Vỏ, tạp chất 0,05 tấn (5%)

Bột nghiền 0,95 tấn (95%)

Tinh bột 0,5 tấn (50%)

Nước thải từ củ

0,05 tấn (5%)

Bã sắn 0,4 tấn (40%)

Hình 1.2: Cân bằng vật chất trong sản xuất tinh bột sắn từ củ tươi [6]

1.3 Tổng quan về các phương pháp xử lý nước thải

Hiện nay trên thế giới có nhiều công trình nghiên cứu về công nghệ để xử

lý nước ô nhiễm đang được áp dụng có hiệu quả Mỗi công nghệ có những ưu điểm và hạn chế riêng, tùy thuộc vào từng điều kiện áp dụng cụ thể Công nghệ sinh thái đang được quan tâm do có hiệu quả và nhiều ưu điểm trong xử lý nguồn nước ô nhiễm Việc tìm hiểu công nghệ này để có được những thông tin cần thiết nắm vững được cơ chế, hoạt động, tác dụng của công nghệ những ưu điểm hạn chế của công nghệ để áp dụng và phục vụ cho các nghiên cứu cụ thể là rất cần thiết

Trên thế giới việc sử dụng TVTS được biết đến từ lâu và đã ứng dụng rộng rãi ở các nước như Đức, Anh, Hungari, Thái Lan và Ấn Độ [23, 24, 28] Hiệu quả

mà công nghệ này đem lại có thể sánh ngang với công nghệ xử lý hiếu khí bằng bùn hoạt tính thông thường [30, 31]

Phương pháp dùng lau sậy để xử lý nước thải đã được giáo sư Kathe Seidel (người Đức) đưa ra từ những năm 60 của thế kỷ XX Với phương pháp này, các cánh đồng lau sậy có thể xử lý được nhiều loại nước thải với nồng độ ô nhiễm cao Hiệu quả giảm thiểu các chỉ tiêu amoni, nitrat, phosphát, BOD5, COD và colifom trong

nước thải sinh hoạt có thể đạt 92 - 95% Nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn cho phép trước khi thải vào môi trường với pH và các chỉ số sinh hoá ổn định, đảm bảo VSV hoạt động bình thường, hàm lượng chất rắn lơ lửng thấp hơn 50mg/l [26, 27]

Hiện nay, Bộ Môi trường Đan Mạch đã có hướng dẫn chính thức xử lý tại chỗ nước thải sinh hoạt đối với các nhà riêng ở nông thôn Theo hướng dẫn này, người ta đưa vào hệ thống bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy thẳng đứng Sau thời gian hoạt động ổn định cho phép loại bỏ tới 95% BOD, 90% nitrat và 90% phospho [27]

Hơn 2 thập kỷ qua, ở một số nước như Ấn Độ, New Zealand, châu Âu và Bắc Mỹ người ta đã nghiên cứu và ứng dụng một dạng mới xử lý nước trong điều kiện tự nhiên đó là sử dụng các thảm thực vật trôi nổi trên mặt nước Thảm thực vật gồm những cây sống nổi có rễ giống như những cây dùng trong bãi lọc trồng cây [39, 29, 31] Sự thay đổi độ sâu mực nước ít chịu ảnh hưởng tới loại thảm này do đó nó có triển vọng rất lớn trong xử lý nước đặc biệt ở những vùng nước sâu [32]

Xơ dừa và than bùn được dùng để làm giá thể cho thảm thực vật, vật liệu nổi được dùng thường là các khung ống plastic (PVC, PE, PP) Ở Ấn Độ người ta sử dụng tre nổi tự nhiên, vừa rẻ tiền mà hiệu quả xử lý tương đối cao

[34]

Ý tưởng về công nghệ sinh thái đã có từ những năm đầu thập kỷ 60 của thế

kỷ XX, nhưng vài thập kỷ sau, khái niệm công nghệ sinh thái mới được định nghĩa rõ ràng Từ năm 1963, công nghệ sinh thái được Howard Odum nêu ra, trong đó có việc ứng dụng nguồn năng lượng tự nhiên để kiểm soát môi trường và nhấn mạnh rằng, điểm mấu chốt của công nghệ sinh thái là tính tự nhiên, tự tổ chức Năm 1989, Mitsch và Jorgensen là những người đầu tiên nêu ra định nghĩa, nguyên lý của công nghệ sinh thái và khái niệm này được họ bổ sung rõ ràng hơn vào năm 2004 Họ cho rằng mục đích của công nghệ sinh thái là: Một mặt, khôi phục lại các hệ sinh thái đã bị các hoạt động của con người xâm hại, như sự ô

nhiễm đất và nước; mặt khác, phát triển các hệ sinh thái mới phù hợp, có giá trị đối với cả con người và môi trường

Trong những năm gần đây, công nghệ sinh thái đang ngày càng được quan tâm trong việc quản lý môi trường Thực chất của công nghệ sinh thái là các quá trình xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên

Trong các phương pháp xử lý nước thải ô nhiễm, xử lý bằng phương pháp sinh học có ý nghĩa kinh tế và cũng đạt hiệu quả cao, đặc biệt đối với nguồn nước

có nhiều chất hữu cơ dễ phân hủy Xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học là

sử dụng các loài vi sinh vật (hiếu khí và kỵ khí) để phân hủy các chất thải trong nước, chủ yếu là các hợp chất hữu cơ dễ phân hủy Xử lý nước thải bằng vi sinh vật được sử dụng lần đầu tiên ở Anh vào năm 1918 Khoảng 13 năm sau đó, phương pháp này được thực hiện tại Horidome và Atsuta thuộc Nagoya (Nhật Bản) Hiện nay, trên thế giới có rất nhiều quy trình xử lý sinh học khác nhau được

áp dụng và không ngừng được cải tiến

Xử lý sinh học được chia thành các loại: Xử lý hiếu khí là ôxy hóa hay khử bằng các vi sinh vật hiếu khí, như trong quy trình bể hiếu khí có bùn hoạt tính (bể aeroten), màng lọc sinh học, đĩa quay sinh học; Xử lý kỵ khí là xử lý bằng các vi sinh vật kỵ khí, như trong các bể biogas; Xử lý bằng phương pháp sinh học là xử

lý trong điều kiện tự nhiên có trồng các loại thực vật thủy sinh [25]

Trong môi trường tự nhiên, các quá trình lý, hóa và sinh học diễn ra trong mối quan hệ giữa đất, nước, không khí, sinh vật tác động qua lại với nhau Ngoài các quá trình xảy ra giống như các hệ thống nhân tạo, hệ thống xử lý nước trong tự nhiên còn có thêm các quá trình quang hợp, ôxy hóa, trao đổi chất của hệ thực vật

và các sinh vật khác nhau trong hệ sinh thái Lợi dụng các quá trình này, nhiều nhà khoa học trên thế giới đã thiết kế thành công hệ thống xử lý nước thải trong điều kiện tự nhiên Công nghệ này sử dụng các ao hồ sinh học (kỵ khí, tùy nghi, hiếu khí), quy trình chảy tràn, thẩm thấu qua đất (các cánh đồng tưới, bãi lọc trồng cây)

Trong các phương pháp sinh học trong điều kiện tự nhiên thì hồ sinh học

và các loại bãi lọc trồng cây là được sử dụng rộng rãi và phổ biến Tùy điều kiện cụ thể và với từng nguồn thải đặc trưng mà có thể sử dụng loại hồ phù hợp

- Hồ kỵ khí: Là loại hồ có độ sâu trên 2 m Do sự xâm nhập ôxy vào toàn

bộ lớp nước khó khăn, nên chất hữu cơ được phân hủy chủ yếu nhờ vi khuẩn kỵ khí và sinh mêtan Loại hồ này có thể dùng để xử lý cả nước thải công nghiệp có nồng độ các chất thải cao

- Hồ tùy nghi: Là hồ có độ sâu khoảng 1,5 - 2 m Trong hồ xảy ra cả quá trình phân hủy hiếu khí và kỵ khí Hồ tùy nghi thường được sử dụng nhiều hơn hai loại hồ kỵ khí và hiếu khí

- Hồ hiếu khí: Là loại hồ nông (1 - 1,5 m) Ôxy từ không khi khuếch tán tự nhiên vào nước qua bề mặt hoặc kết hợp với làm thoáng, sục khí nhân tạo Ánh sáng mặt trời cũng xuyên qua lớp nước giúp cho tảo phát triển và thải ôxy vào nước tạo điều kiện cho các vi sinh vật hiếu khí hoạt động Ngoài vi khuẩn hiếu khí

ra, trong hồ hiếu khí còn có nhiều loài sinh vật khác phát triển như: động vật nguyên sinh, động vật giáp xác, cá, thực vật sống chìm trong nước, thực vật trôi nổi hoặc thực vật nổi nếu nước nông (< 0,8 m)

- Cánh đồng tưới: Nước thải được tưới lên đất canh tác Nước thải chỉ được cây sử dụng một phần, phần còn lại sẽ chảy vào hệ thống tiêu nước hoặc ngấm vào mạch nước ngầm Phương pháp này xử lý không được triệt để và vẫn còn nguy cơ

ô nhiễm tiềm ẩn

- Bãi lọc trồng cây: Người ta thiết kế các bãi lọc trồng cây, dẫn nước cần xử

lý chảy tràn trên bề mặt hoặc ngầm dưới lớp đất mặt, theo chiều ngang hoặc thẳng đứng, với lưu lượng nhất định Thông qua các quá trình lý, hóa và sinh học tự nhiên của hệ đất - nước - sinh vật các chất thải lơ lửng trong nước được thấm và giữ lại trong đất, sau đó được các vi sinh vật phân hủy và chuyển thành chất dinh dưỡng cung cấp cho cây trồng Xử lý nước bằng bãi lọc này có thể đạt được ba mục đích: Xử lý nước ô nhiễm, tái sử dụng các chất dinh dưỡng có trong nước sau

khi xử lý dùng để tưới cho cây trồng trong sản xuất nông nghiệp, bổ sung nước sạch cho các túi nước ngầm

Khi nước thải ngấm qua lớp đất mặt, các chất rắn lơ lửng sẽ bị giữ lại do quá trình lọc Trong tầng đất diễn ra quá trình lọc biến thiên theo kích thước của các chất rắn lơ lửng, cấu trúc đất và vận tốc của nước Đối với bãi lọc chậm, các chất rắn lơ lửng có kích thước lớn sẽ bị giữ lại ngay trên bề mặt đất, các chất rắn

lơ lửng có kích thước nhỏ, cùng với vi khuẩn, vi rút bị giữ lại ở phần trên cùng của hệ thống lọc [13]

Hấp phụ, hấp thụ và kết tủa là sự biến đổi hóa học của quá trình này Quá trình trao đổi cation phụ thuộc vào khả năng trao đổi cation của đất, góp phần quan trọng trong việc khử nitơ của amôn - nitrat Phốtpho được khử bằng cách tạo thành các dạng không hoặc ít hòa tan Các dạng hòa tan trong nước có thể bị loại bỏ nhờ các quá trình chuyển hóa hóa học hay sinh học

Các quá trình sinh học thường diễn ra ở phần rễ của thảm thực vật Số lượng, sự đa dạng của các loài vi khuẩn và sự có mặt của ôxy ở vùng rễ ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình xử lý Việc cung cấp ôxy có ý nghĩa quyết định đến hoạt tính và kiểu trao đổi chất của các vi sinh vật ở vùng rễ

Đáng chú ý là, các phương pháp xử lý sinh học trong điều kiện tự nhiên, ngày càng sử dụng nhiều các loài thực vật thủy sinh Các loài này có khả năng làm sạch môi trường nước bằng cách cung cấp ôxy từ hệ rễ hoặc từ quá trình quang hợp hòa vào nước cho các vi sinh vật hiếu khí hoạt động, cây thủy sinh sử dụng các chất khoáng trong nước hoặc làm giá đỡ cho các vi sinh vật trong nước Các loài cây này được chia thành các nhóm thực vật sau: Thủy thực vật sống chìm, thủy thực vật sống trôi nổi và thủy thực vật sống nổi

Thực vật sống chìm có toàn bộ phần lá, thân và rễ chìm trong nước, chúng

sử dụng các chất dinh dưỡng trong nước và thải ôxy vào nước nhờ quá trình quang hợp Nhờ đó, nước được làm sạch dần Hiệu quả của quá trình xử lý phụ thuộc chặt chẽ vào sinh lý và các yếu tố tác động đến sinh lý của cây Điểm cần lưu ý đối với các thực vật sống chìm là độ đục và độ sâu của nước, đây là các yếu tố rất

quan trọng, vì nó quyết định đến khả năng tiếp nhận ánh sáng cho quá trình quang hợp của thực vật sống chìm (ví dụ các loài trong chi rong đuôi chồn

Ceratophyllum, rong thuộc chi Elodea và chi Hydrilla,…)

Thực vật sống trôi nổi có rễ lơ lửng ở dưới mặt nước, còn thân lá ở phía trên mặt nước Rễ của chúng là chỗ bám của các vi sinh vật giúp cho quá trình phân hủy chất hữu cơ diễn ra tốt hơn, đồng thời cây sử dụng muối khoáng cho việc phát triển sinh khối, nên có tác dụng làm sạch nguồn nước (ví dụ các loài bèo tây

trong chi Eichhornia, bèo cái Pistia stratiotes, )

Thực vật sống nổi có rễ bám dưới đất ngập trong nước, thân lá mọc vươn lên trên mặt nước Các loài này có thể sống được trong điều kiện thủy canh, đây là

đặc điểm đặc điểm cần chú ý để xử lý nước ô nhiễm (ví dụ, các loài sậy -

Phragmites communis, các loài súng trong chi Nymphaea, cỏ vetiver - Vetiveria zizanioides L., thủy trúc - Cyberus inovolucratus, phát lộc - Draceana fragrans )

[12]

Theo Lê Văn Hữu (2004), xử lý nước thải làng nghề Đại Lâm, Bắc Ninh bằng phương pháp sinh học tự nhiên kết hợp 3 quá trình là vi sinh vật kỵ khí (hố ga), vi sinh vật hiếu khí (mương, máng) và bèo tây (hồ điều hoà) là phương án phù hợp với điều kiện tự nhiên có sẵn ở Đại Lâm, bảo đảm nước thải sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn TCVN 2001

Tác giả Nguyễn Việt Anh (2006) đã nghiên cứu xử lý nước thải sinh hoạt bằng bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy thẳng đứng trong điều kiện Việt Nam Kết quả cho thấy, hiệu suất xử lý nước thải bằng cây thủy sinh kết hợp sử dụng vật liệu lọc là sỏi và gạch vỡ luôn ngập nước là rất tốt Hệ thống làm việc ổn định, dao động chất lượng nước đầu ra không lớn Với sơ đồ xử lý 1 bậc, chất lượng nước đầu ra sau bể lọc trồng cây cho phép đạt được tiêu chuẩn cột B, QCVN 08:2008/BTNMT đối với các chỉ tiêu COD, SS, PO43- Với sơ đồ xử lý 2 bậc nối tiếp, chất lượng nước đầu ra sau bể lọc trồng cây đạt tiêu chuẩn cột A, QCVN 08:2008/BTNMT theo mức 1 Bể lọc trồng cây cho phép đạt hiệu suất xử lý cao hơn so với bể lọc không trồng cây, được thể hiện trong tất cả các chỉ tiêu nghiên

cứu Bên cạnh đó, bãi lọc ngầm trồng cây có dòng chảy thẳng đứng sử dụng vật liệu sỏi hoặc gạch để xử lý nước thải sau bể tự hoại, trồng các loại thực vật thủy sinh dễ kiếm như cỏ nến, thủy trúc, sậy, phát lộc, mai nước… Đây là công nghệ phù hợp với điều kiện ở Việt Nam, nhất là cho quy mô hộ, nhóm hộ gia đình, các điểm du lịch, dịch vụ, các trang trại, làng nghề…[1]

1.4 Tổng quan về xử lý nước thải chế biến tinh bột sắn

Hiện nay, xử lý nước thải chế biến tinh bột sắn bằng ao, hồ sinh học và cánh đồng trồng cây thủy sinh là phương pháp đơn giản nhất đang được ứng dụng nhiều Để giải quyết vấn đề ô nhiễm trong quá trình chế biến tinh bột sắn, dưới đây là một số công trình nghiên cứu trong nước về xử lý nước thải đã thu được kết như sau

Ở Thái Lan, theo báo cáo của Văn phòng Kế hoạch và Chính sách (2007),

Bộ Năng lượng cho biết: Có 77 nhà máy chế biến tinh bột sắn, với công suất chế biến khoảng 2 - 2,5 triệu tấn tinh bột sắn/năm Để làm ra 1 tấn tinh bột sắn ở đây thải ra khoảng 11 - 33 m3 nước thải (trung bình khoảng 23 m3) với hàm lượng COD cao từ 13.000 - 20.000 mg/l Lượng nước thải này trên khắp cả nước vào khoảng 30 triệu m3, tương đương 500.000 tấn COD/năm Từ năm 2003 - 2005 được sự giúp đỡ của Bộ Năng lượng Thái Lan, các nhà máy đã xây dựng hệ thống biogas xử lý nước thải sắn gồm 4 loại công nghệ khác nhau: UASB, UASB A+, màng cố định và ao hồ có màng bao phủ Nước thải CBTBS từ 9 nhà máy có hệ thống xử lý có thể tạo ra 36,4 triệu m3 khí sinh học/năm, tương đương với 21,8 triệu lít dầu đốt/năm đem lại nhiều lợi nhuận kinh tế cho nhà máy và giảm thiểu được ô nhiễm môi trường

Kết quả nghiên cứu của A O Ubalua [22] cho biết, chất thải từ quá trình

chế biến tinh bột sắn và chế biến đường mía thích hợp cho vi sinh lên men Sử dụng chất thải rắn giàu cácbonhydrat lên men có nhiều ưu điểm hơn so với loại chất thải lỏng Quá trình lên men rất đơn giản không đòi hỏi có thiết bị công nghệ, điều đáng nói là chúng thích hợp cho vận hành ở mức làng nghề Sản phẩm tạo ra

có thể dùng làm thức ăn chăn nuôi ở các trang trại Ngoài ra, chất thải từ sản xuất sắn còn được dùng làm vật liệu chế biến tạo ra phân bón hoặc sinh khí biogas

Nghiên cứu quá trình sử dụng công nghệ xử lý kỵ khí nước thải từ CBTBS công nghiệp ở Situraja, Sumedang, West-Java, Inđônêsia của Adi Mulyanto and Titiresmi ở Viện Công nghệ Môi trường năm 2005 đã cho kết quả về nước thải đầu vào của COD là 10.062 ppm và BOD là 5.649 ppm Hiệu quả phân hủy đạt được đối với COD là 76 % và BOD là 95,8 % Các nhà nghiên cứu cho rằng, hệ thống xử lý sinh học là con đường tốt nhất để khắc phục các khó khăn trong xử lý chất thải hữu cơ, đặc biệt là chất thải CBTBS Hệ thống này là thuận lợi nhất trong các loại công nghệ ứng dụng của thế kỷ này Sản phẩm của công nghệ là khí sinh học dùng trong quá trình sấy sản phẩm tinh bột sắn và làm phân bón trong nông nghiệp [21]

Trương Văn Lung và cộng sự (2003) trường Đại học Khoa học Huế sử dụng phương pháp keo tụ bằng Al2(SO4)3 để xử lý sơ bộ nước thải CBTBS đã loại được 38% chất rắn không hoà tan, 28 - 36% chất lơ lửng Tiếp theo dùng phương pháp vi sinh vật kỵ khí sau 25 ngày có thể giảm 94,8% chất rắn lơ lửng, 86,9% chất rắn tổng

số, 91 % BOD5 và 87,6% COD so với nước thải chưa xử lý Ngoài ra, tiếp tục sử dụng bèo tây (bèo Nhật Bản) để xử lý làm TSS giảm 1,16%, BOD5 giảm 3,82%, COD giảm 3,52% so với lúc đầu Như vậy, dùng bèo để xử lý bậc 3 cho hiệu quả rất tốt [10]

Đỗ Thị Tố Uyên (2003) đã giới thiệu 2 mô hình nghiên cứu xử lý nước thải

từ chế biến tinh bột gạo bằng vi khuẩn quang hợp Một mô hình sử dụng bao nilon trong suốt, mô hình 2 là bể phản ứng có nắp đậy bằng thủy tinh hữu cơ trong để ánh sáng có thể xuyên qua, kết hợp bổ sung vi khuẩn quang hợp Kết quả đã loại được BOD 77%, amôn là 100% trong thành phần nước thải Nước thải sau khi xử

lý bằng vi khuẩn quang hợp có khả năng kích thích sinh trưởng của một số loại cây trồng nên có thể sử dụng để trồng thủy canh hay tưới rau rất tốt [20]

Nghiên cứu gần đây của tác giả Lê Thị Việt Hà và cộng sự (2004) về xử lý nước thải chế biến tinh bột sắn từ làng nghề Dương Liễu, huyện Hoài Đức, tỉnh Hà

Tây (cũ) đã phân lập được 10 chủng vi sinh vật thuộc nhóm hiếu khí có khả năng

phân hủy tinh bột, xenlulo và protein Ngoài ra, cũng đã xác định được hiệu suất

xử lý nước thải tính theo BOD5 tăng hơn so với đối chứng là 8%, các nghiên cứu

này chủ yếu làm ở phòng thí nghiệm, là cơ sở để áp dụng vào thực tế xử lý nước

thải cho các làng nghề [6]

Lê Thị Kim Cúc (2006) đã nghiên cứu mô hình tái sử dụng nước thải vùng

chế biến tinh bột tại Tân Hóa, Quốc Oai, Hà Tây để phục vụ sản xuất nông nghiệp,

kết quả rất phù hợp với điều kiện sản xuất chế biến, điều kiện kinh tế và trình độ

quản lý của địa phương Trong thí nghiệm theo dõi các chỉ tiêu sinh trưởng của

cây lúa như: Chiều cao cây, số nhánh và số bông trên 1 khóm, cho thấy năng suất

ở các ô ruộng tưới bằng nước thải đã qua xử lý đều có xu hướng cao hơn so với

đối chứng (tưới bằng nước thường), năng suất cao nhất ở các ô tưới 100 % nước

thải đã xử lý, đạt 9,2 tấn/ha Hơn nữa, khi sử dụng nước thải đã xử lý để tưới cho

lúa không làm tăng tình trạng sâu bệnh phát triển trên đồng ruộng Ngoài ra, tưới

ngập bằng nước thải đã xử lý cho đất đã làm thành phần cơ giới đất thay đổi rõ rệt:

Những cấp hạt có đường kính d = 0,02 - 2,0 mm giảm khoảng 10,55 - 15,12%,

những cấp hạt có đường kính d = 0,002 - 0,02 mm giảm khoảng 4,28 - 6,78%

Nhưng những cấp hạt mịn có đường kính d < 0,002 mm lại tăng lên tỷ lệ khoảng

16,2 - 19,4% [5]

Qua kết quả nghiên cứu xử lý nước thải chế biến tinh bột sắn thu biogas

bằng hệ thống UASB, tác giả Nguyễn Thị Sơn và cộng sự (2006) cho thấy: Khi

pH dòng chảy được điều chỉnh lên 5,5 - 6,0 hiệu quả xử lý và hiệu quả khí hóa

tăng rõ rệt (từ 0,32 lít/g lên 0,44 lít/g COD chuyển hóa) Thời gian lưu của nước

thải trong hệ thống cũng ảnh hưởng không nhỏ tới tải trọng COD và hiệu quả khí

hóa: Thời gian lưu 3 ngày cho hệ số khí hóa cao nhất (0,55 lít/g COD), tuy nhiên

lượng biogas thu được và tải trọng COD của hệ thống tăng khi lưu lượng dòng vào

tăng, tải trọng COD ở thời gian lưu 2 ngày là 5,49 g/l/ngày và ở 1,75 ngày là 6,05

g/l/ngày Nghiên cứu hoàn thiện công nghệ và thiết bị UASB thu biogas, một

nguồn năng lượng đầy tiềm năng cho xử lý nước thải của sản xuất tinh bột sắn có

độ ô nhiễm cao không chỉ có ý nghĩa về môi trường mà còn có ý nghĩa kinh tế rất lớn [15]

Nguyễn Văn Phước (2008), Trường Đại học Bách khoa thành phố Hồ Chí Minh cũng đã nghiên cứu xử lý nước thải tinh bột làng nghề Hoài Hảo thuộc huyện Hoài Nhơn, tỉnh Bình Định, mô hình được thực hiện bằng phương pháp sinh học, áp dụng quy trình phân hủy kỵ khí hai giai đoạn (giai đoạn axit hoá và mêtan hóa) kết hợp với quy trình lọc sinh học hiếu khí là hoàn toàn khả thi, phù hợp với điều kiện làng nghề: Đất rộng, công nghệ đơn giản, chi phí quản lý và vận hành thấp, không đòi hỏi trình độ vận hành, hệ thống có thể hoạt động gián đoạn, chịu biến động về nhiệt độ và tải lượng ô nhiễm Kết quả nghiên cứu trong điều kiện phòng thí nghiệm cho thấy với nước thải không sơ chế có COD dao động từ 2.500 - 18.000 mg/l; SS trong khoảng 120 - 3.000 mg/l; tổng Nitơ lên đến 450 mg/l Hiệu quả khử COD của phương pháp này lên đến 95 - 99% Tại bể axit hóa, hàm lượng CN- bị khử phụ thuộc vào lượng CN- có trong nước thải Khi hàm lượng CN- nhỏ hơn 12 mg/l, chỉ cần từ 2 đến 4 ngày đã khử được 90 - 100% CN-

và khi hàm lượng CN- lên 16 - 35 mg/l thì mất 5 ngày mới xử lý được khoảng 70%

CN- Nước thải sau xử lý trong suốt, mất màu, mùi và đạt tiêu chuẩn thải loại B [14]

1.5 Những nghiên cứu về thực vật thủy sinh xử lý nước thải

1.5.1 Cơ sở khoa học của phương pháp dùng TVTS xử lý nước thải

TVTS có khả năng xử lý ô nhiễm nước là nhờ hai cơ chế chính là cơ chế vùng

rễ và cơ chế hấp thu chất dinh dưỡng của thực vật:

- Cơ chế vùng rễ:

Hệ rễ của thực vật thủy sinh có vai trò là giá thể cho các vi sinh vật bám vào Oxy được lấy từ không khí hoặc từ quá trình quang hợp được vận chuyển qua phần thân cây xuống hệ rễ, được giải phóng ra môi trường nước xung quanh hệ rễ (được gọi là vùng rễ), cung cấp cho các vi sinh vật hiếu khí trong vùng rễ phân

hủy chất hữu cơ và các quá trình nitrat hóa Vì vậy, khi nước ô nhiễm chảy qua hệ thống rễ sẽ được làm sạch

- Cơ chế hấp thụ chất dinh dưỡng:

Các chất muối khoáng hòa tan có sẵn trong nước hoặc sinh ra trong quá trình phân hủy các chất bẩn là nguồn dinh dưỡng của thực vật sẽ được cây hấp thụ qua

hệ rễ, nên nước cũng sẽ được làm sạch

Các quá trình sinh học thường diễn ra ở phần rễ của thảm thực vật Số lượng,

sự đa dạng của vi khuẩn và sự có mặt của oxy ở vùng rễ ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình xử lý Việc cung cấp oxy có ý nghĩa quyết định đến hoạt tính và kiểu trao đổi chất của các vi sinh vật ở vùng rễ

Vi sinh vật sử dụng các chất hữu cơ và một số khoáng chất làm thức ăn để sinh trưởng, phát triển Quá trình phân hủy các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật gọi là quá trình oxy hóa sinh hóa Để thực hiện quá trình này, các chất hữu cơ hòa tan, các chất keo và các chất phân tán nhỏ trong nước thải cần di chuyển vào bên trong

tế bào sinh vật theo ba giai đoạn chính như sau:

+ Chuyển các chất ô nhiễm từ pha lỏng tới bề mặt tế bào vi sinh vật;

+ Khuyếch tán từ bề mặt tế bào qua màng bán thấm do sự chênh lệch nồng độ bên trong và bên ngoài tế bào;

+ Chuyển hóa các chất trong tế bào vi sinh vật, sản sinh năng lượng và tổng hợp tế bào mới

Hình 1.3: Mối quan hệ giữa thực vật thủy sinh và VSV hiếu khí trong ao hồ

Tốc độ quá trình oxy hóa sinh hóa phụ thuộc vào nồng độ chất hữu cơ, hàm lượng oxy trong nước, hàm lượng các tạp chất, mức độ ổn định của lượng nước thải đưa vào hệ thống xử lý, nhiệt độ, pH, dinh dưỡng và nguyên tố vi lượng

1.5.2 Một số loài thực vật thủy sinh xử lý nước thải

Quá trình tự làm sạch của nước liên quan tới hoạt động sống của giới thủy sinh Các loài thực vật thủy sinh có rễ, thân tạo điều kiện cho vi sinh vật bám vào, chúng cung cấp ôxy cho vi khuẩn hiếu khí đồng thời che chở cho vi khuẩn không

bị chết bởi các tia tử ngoại của ánh nắng mặt trời, ngược lại vi sinh vật phân hủy các chất hữu cơ cung cấp cho thực vật thủy sinh những sản phẩm trao đổi chất Vì vậy, thực vật thủy sinh đóng vai trò quan trọng trong chu trình tự làm sạch này, đó

là khử các sản phẩm phân hủy từ các chất hữu cơ, sử dụng CO2 cùng với nguồn nitơ amôn và phốt phát có trong nước để tăng sinh khối và thải ra ôxy [13]

Dưới đây là một số loại thực vật thủy sinh có khả năng hấp thụ các chất ô nhiễm trong nước thải đã được nghiên cứu:

❖ Rong đuôi chó (Ceratophyllaceae)

Là một họ thực vật có hoa chỉ có một chi duy nhất là Ceratophyllum Chi

này phân bố rộng khắp thế giới, nói chung hay được tìm thấy trong các loại ao, hồ, đầm lầy cũng như các dòng suối chảy chậm tại vùng nhiệt đới và ôn đới

Các loài trong chi Ceratophyllum mọc hoàn toàn dưới mặt nước, thông

thường sống trôi nổi, thân cây có thể dài tới 1m và không chịu được sự khô hạn Tại các khoảng dọc theo các đốt của thân cây rong đuôi chó sinh ra các vòng lá màu xanh lục sáng, thường là hẹp bản và tạo nhánh, các lá phân nhánh này khá giòn và cứng Rong đuôi chó không có rễ, nhưng đôi khi phát triển các lá bị biến đổi có bề ngoài tựa như rễ, với mục đích neo đậu cả cây xuống đáy nước Rong đuôi chó sống tốt trong môi trường nhiều ánh sáng, mặc dù có thể sống được trong môi trường ít ánh sáng nhưng tốc độ phát triển rất chậm Ở nhiệt độ thấp chúng cũng phát triển chậm và tạo ra các lá dày hơn, tạo ra bề ngoài giống như một loài khác Vào mùa thu, trong ao hồ rong đuôi chó tạo thành các chồi dày và chìm xuống đáy tạo ra cảm giác như thể nó bị sương giá làm chết nhưng khi mùa xuân đến thì các chồi này sẽ phát triển trở lại dạng thân dài và dần dần phủ kín ao hồ

Theo kết quả nghiên cứu của Lê Quốc Tuấn và Trần Thị Thanh Hương cho thấy, trong môi trường thí nghiệm không đạm có bổ sung NH4+, NO3- (đến 90 mg N/l) và PO43- (đến 30 mg/l), rong đuôi chó và rong mái chèo với mật độ 10 g/l trong 24 giờ có thể loại bỏ được khoảng 20mg NH4+ - N/l; 18mg NO3- - N/l hoặc

10 mg PO43- - P/l Ngoài ra, hai loài TVTS nước ngọt nghiên cứu đều có thể loại

bỏ NH4+, NO3- và PO43- trong tối, nhưng ánh sáng làm gia tăng quá trình này (đặc biệt là quá trình loại bỏ NH4+) [18]

❖ Rong đuôi chồn (Hydrilla verricillata (L.f) Royle)

Là loài sống chìm trong các ao hồ, đầm ruộng vùng nước ấm, có thể sống được cả trong điều kiện thiếu ánh sáng Ngoài làm thức ăn gia súc, rong đuôi chồn được dùng trong bể thủy sinh nhằm làm giảm CO2 và tăng O2 trong bể, tăng độ trong nước, làm chỗ dựa cho tôm cá, tăng vẻ đẹp bể và tiểu cảnh khi nhìn từ trên hoặc nhìn ngang Rong đuôi chồn là loại thực vật thủy sinh được ứng dụng trong việc xử lý nguồn nước mặt bị ô nhiễm như loại bỏ NH4+, NO3-, PO43-

❖ Trang Ấn Độ (Nymphoides indicum)

Phổ biến ở Việt Nam; còn có ở Ấn Độ, Srilanca, Nêpan, Trung Quốc, Thái Lan, Campuchia, Nhật Bản, Hàn Quốc, Inđônêxia, Malaixia, Ôxtrâylia và các đảo Thái Bình Dương Cây trang là một trong những loài có khả năng sinh ôxy mạnh, giải phóng ôxy vùng rễ Hiện nay, ở Việt Nam cây Trang Ấn Độ chưa được ứng dụng rộng rãi nhưng dựa vào khả năng ứng dụng của nó chúng ta có thể đưa cây trang vào việc nghiên cứu công nghệ xử lý ô nhiễm nguồn nước mặt ở vùng nông thôn [12]

❖ Bèo Cái (Pistia stratoites L)

Là loài có lá dày, mềm, tỏa theo hình hoa thị Các lá có thể dài tới 14cm và không có cuống, màu xanh lục nhạt với các gân lá song song, các mép lá gợn sóng

và được che phủ bằng các sợi lông tơ nhỏ và ngắn Thân bò liên kết cây mẹ và cây con Khi trưởng thành cây có đường kính khoảng 12cm nhưng sinh sản rất nhanh tạo ra các cụm dày đặc và có thể trở thành cỏ dại làm cản trở sự trao đổi khí trong mặt phân giới nước - không khí, làm giảm ôxy trong nước cũng như ngăn cản sự chiếu sáng cho các loài thực vật sống ngầm dưới nước Vì vậy, cần kiểm soát sự sinh sản bằng cách vớt bỏ khỏi mặt nước Bèo cái không giới hạn độ sâu của nước nhưng phải đủ để rễ ngâm trong nước, có tác dụng hấp thụ các kim loại nặng và một số chất dinh dưỡng trong môi trường nước vì thế nó có tính năng chống ô nhiễm đối với các nguồn nước thải [41]

So với bèo tây, các nghiên cứu về khả năng xử lý ô nhiễm nước thải của bèo cái còn chưa nhiều Bèo cái sống phổ biến ở các vùng nước ngọt ở các nước nhiệt đới và cận nhiệt đới Một đặc điểm của bèo cái giống với bèo tây là có bộ rễ dài, là giá thể cho nhiều vi sinh vật sống và phát triển Sự kết hợp giữa vi khuẩn và

bộ rễ của bèo cái là một trong các yếu tố quan trọng trong việc loại bỏ các chất dinh dưỡng trong nước

Bèo cái là một trong số nhiều TVTS có nhiều hứa hẹn cho việc xử lý nước thải Đây là loại bèo có thể chịu được khí hậu lạnh tốt hơn so với bèo tây Bèo cái

có khả năng sinh trưởng, phát triển nhanh và hấp thụ NH4+ từ 90 - 99,9%, hấp thụ

PO43+ từ 35 - 53,4%

❖ Bèo Tây (Eichhornia crassipes Solms)

Cây có bộ lá xếp thành hình hoa thị, cuống lá dài đến 30cm hoặc hơn, xốp, phồng ra giúp cây nổi lên trên mặt nước Gần đáy phiến lá hơi tròn hoặc hình êlip, rộng, xanh bóng, chiều ngang 10cm, đỉnh lá nhọn, cụm phát hoa lớn, dạng bông dài đến 30cm Hoa mọc thành chùm có màu xanh tím nhạt, mỗi hoa 6 cánh, mỗi cánh có 1 đốm vàng Rễ chùm có màu xanh tối, dạng sợi, đầu chóp rễ phân nhánh tạo thành búi Cây phát triển lấy trực tiếp chất dinh dưỡng từ trong nước, giúp cải thiện môi trường nước Hệ thống rễ của cây cung cấp môi trường hoang dã, bóng mát, có thể là môi trường sống cho các loài động vật không xương sống và vi khuẩn Khi trưởng thành cây có chiều cao khoảng 40 - 60cm Độ dài tối đa của rễ cây không giới hạn, rễ cây có thể ăn sâu vào trong bùn nếu môi trường sống cạn nước

Hoa bèo tây có màu sắc đẹp rất thích hợp làm trang trí nhưng nếu sinh trưởng và phát triển quá dày đặc, sẽ ảnh hưởng đến cuộc sống của các loài động, thực vật khác trong nước Vì cây hấp thụ hết ánh sáng và ôxy trong nước Bèo tây sinh trưởng rất mạnh, được xếp là một trong 10 loài cây có tốc độ sinh trưởng mạnh nhất trên thế giới Chúng có khả năng tăng gấp đôi sinh khối trong vòng 14 ngày Tỷ lệ tăng trưởng của bèo tây khoảng 10,33 - 19,15kg/ha ngày Trong điều kiện bình thường, bèo tây có thể bao phủ mặt nước với mật độ 10kg/m2, mật độ tối

đa có thể đạt được là 50kg/m2 Chính tốc độ sinh trưởng nhanh này lại là lợi thế của bèo tây trong việc xử lý nước thải

Trong nước thải có nhiều chất hữu cơ, vô cơ và các chất lơ lửng làm ô nhiễm môi trường Dưới tác động của vi sinh vật, các chất hữu cơ bị phân giải thành chất vô cơ làm cho nồng độ dung dịch trong nước càng tăng thêm, là nguồn thức ăn tốt cho các loài vi sinh vật gây bệnh phát triển, đặc biệt là các vi khuẩn đường ruột Các chất vô cơ trong môi trường nước không những là thức ăn cho vi sinh vật mà còn là nguồn thức ăn cho thực vật Cho nên, nuôi bèo trong môi trường nước thải để chúng sử dụng thức ăn là chất bẩn sẽ làm sạch môi trường nước thải [38]

Từ những năm 1970, các nghiên cứu về khả năng xử lý nước thải của bèo tây đã được tiến hành ở Mỹ Các kết quả nghiên cứu cho thấy bèo tây có thể loại

bỏ BOD5 và TSS hết sức có hiệu quả (hiệu suất đạt 60 - 90%) Không chỉ làm giảm lượng BOD5 và TSS trong nước thải, bèo tây còn loại bỏ hiệu quả NO3-,

PO43-, Na, K, Ca, Mg và một số chất khoáng khác Bèo tây góp phần hạ thấp nhiệt

độ của nước, giảm sự khuấy động mặt nước của gió và có đủ bóng che cần thiết để hạn chế sự phát triển của tảo, qua đó giảm sự dao động lớn của nồng độ pH và ôxy hoà tan vào ban ngày (do hoạt động quang hợp của tảo gây ra)

Hiệu quả loại bỏ N trung bình là 1,2kg N/ha/ngày, với P hiệu quả loại bỏ có thể đạt 50 % Bèo tây có khả năng đồng hoá cả amôn lẫn nitrat trong khi phần lớn các TVTS khác đồng hoá amôn cao hơn so với nitrat

Bèo tây có khả năng chống chịu rất cao với nguồn nước ô nhiễm đặc biệt

là ô nhiễm hữu cơ, bèo tây vẫn có thể tồn tại và sinh trưởng ở dải nồng độ NH4+-N từ 110 đến 141mg/l Mặt khác, bèo tây là một trong mười loài cây có tốc độ sinh trưởng mạnh nhất thế giới Tốc độ tăng trưởng của bèo tây khoảng 10,33 - 19,15 kg/ha/ngày Bèo tây có khả năng tăng gấp đôi sinh khối trong vòng 14 ngày và sinh khối trung bình lớn nhất của bèo 49,6 kg/m2 [11] Ngoài

ra, bèo tây có khả năng đồng hóa cả amôn lẫn nitrat trong khi phần lớn các TVTS khác đồng hóa amôn cao hơn so với nitrat Ngoài ra, bèo tây còn góp phần hạ thấp nhiệt độ nước, giảm sự khuấy động mặt nước của gió và có đủ bóng che cần thiết để hạn chế sự phát triển của tảo, qua đó giảm sự dao động lớn của nồng độ pH và ôxy hòa tan vào ban ngày [42]

Ở Việt Nam đã có một số công trình của các nhà khoa học nghiên cứu

về bèo tây, như “Nghiên cứu khả năng hút thu và tích lũy chì trong bèo tây và rau muống”, “Nghiên cứu phương pháp xác định và xử lý ô nhiễm Photpho trong nước thải bằng bèo tây”, “Nghiên cứu ngưỡng chịu pH và nồng độ ion NH4+ của bèo tây”,…

❖ Thủy Trúc (Cyperus involucratus)

Là loại cây có lá hẹp, phẳng dài từ 15 - 25cm được sắp xếp ở đầu cành Lá giảm dần thành bẹ ở gốc thay vào đó là các lá bắc xếp vòng xòe ra, cong xuống tương tự như cánh hoa cúc Hoa dạng mo, nở ở trung tâm của lá, màu xanh trắng, già hóa nâu thủy trúc có thể được trồng làm cây cảnh, loại đất tốt nhất cho cây là đất giàu than bùn (2 phần rêu than bùn + 1 phần đất mùn + 1 phần cát) Có thể bón phân trong suốt mùa sinh trưởng, lượng phân cần được pha loãng 1/2 so với bình thường để cây phát triển một cách thăng bằng Khi trưởng thành thủy trúc có chiều cao khoảng 1,2 - 1,8m

Cây có thể được trồng như là một điểm nhấn làm tăng giá trị trong vườn cảnh và có thể kết hợp với hòn non bộ trong vườn cảnh nước Cây được tái sinh định kỳ bằng cách tách khóm, nếu để nó mọc um tùm sẽ trở thành cỏ dại ở trong những vùng đất trũng ngập nước

Theo đánh giá của nhiều nhà khoa học, nước nhiễm amôn sẽ ảnh hưởng nặng nề và nghiêm trọng hơn asen rất nhiều, rất dễ gây ung thư vì amôn dễ dàng chuyển hoá thành chất độc hại, lại khó trong thao tác xử lý

Người dân nên dùng một số loại thực vật sống trong nước (thủy thực vật)

có khả năng tích lũy kim loại nặng với mức độ cao, để khử asen và amôn trong nước Cho đến nay, hai loại cây đáp ứng được tiêu chí lựa chọn cho nhiều vùng là cây thủy trúc và cây cỏ nến Khác với hầu hết các kỹ thuật xử lý khác, thủy trúc và

cỏ nến hấp thụ asen không phân biệt dạng hóa trị của asen, vì vậy hệ xử lý không

cần tới giai đoạn tiền ôxy hóa, amôn có trong nước khi được bơm qua lớp cây này cũng được rễ cây hút vào [36]

Theo đánh giá của Tăng Thị Chính, Viện Công nghệ Môi trường cho biết: Hầu hết các sông hồ ở Hà Nội nói chung đều bị ô nhiễm do hàm lượng nitơ và phốtpho quá lớn Do đó, trồng các loại cây thủy sinh như bèo Lục Bình, Thủy Trúc sẽ giúp cải thiện đáng kể chất lượng nước hồ

❖ Cỏ Vetiver (Vetiveria zizanioides L.)

Ở Việt Nam, vetiver gọi là cỏ Hương Bài hoặc cỏ Hương Lau, có tên khoa

học là Vetiveria zizanioides L Loại thực vật này mang nhiều tên gọi khác nhau ở

các quốc gia khác nhau Với nguồn gốc chủ yếu từ Philippine, Thái Lan hoặc thuộc dòng Nam Ấn Do cỏ vetiver có hệ rễ phát triển mạnh tạo thành chùm lớn,

có khả năng xử lý ô nhiễm hữu cơ, N và P trong nước thải rất hiệu quả vetiver có thể hấp thụ hầu hết N, P hoà tan sau 3 đến 5 tuần, nhờ đó có thể ngăn ngừa sự phát triển của tảo lam, tảo lục do nước dư thừa dinh dưỡng Nước ô nhiễm có hàm lượng N là 100mg/l và P là 10mg/l nếu sử dụng cỏ để xử lý thì chỉ sau 4 ngày hàm lượng N chỉ còn mg/l (giảm 94%) và P là 1mg/l (giảm 90%) Vetiver có thể chịu được lượng phân bón đến 10.000kgN/ha/năm và 1.000kgP/ha/năm Trồng cỏ vetiver cạnh bể xử lý nước thải như một hàng rào sinh học chống thẩm thấu, hoặc nước thải sau khi xử lý được bơm tràn qua thảm cỏ trước khi thải ra kênh rạch sẽ giảm ô nhiễm rất nhiều

Tuy nhiên, gần đây bước đầu đã có một số thử nghiệm tại một nhà máy chế biến thủy sản cho kết quả hàm lượng nitơ tổng số giảm 91% sau 72 giờ và gần đây