Tải bản đầy đủ

KHẢ NĂNG XỬ LÍ NƯỚC THẢI ĐƯỜNG TINH LUYỆN CỦA MÔ HÌNH BÃI LỌC TRỒNG CÂY SẬY (Phragmites vallatoria .(l) Veldk)

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP. HỒ CHÍ MINH

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP

KHẢ NĂNG XỬ LÍ NƯỚC THẢI ĐƯỜNG TINH LUYỆN CỦA
MÔ HÌNH BÃI LỌC TRỒNG CÂY SẬY (Phragmites vallatoria
.(l) Veldk)

Họ và Tên Sinh Viên : NGUYỄN CHÍ TÂM
Ngành : KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG
Niên Khóa : 2005 – 2009

Tháng 7/2009


KHẢ NĂNG XỬ LÍ NƯỚC THẢI ĐƯỜNG TINH LUYỆN CỦA MÔ
HÌNH BÃI LỌC TRỒNG CÂY SẬY(Phragmites vallatoria (l) Veldk)

Tác giả


NGUYỄN CHÍ TÂM

Kĩ sư ngành Kỹ Thuật Môi Trường

Giáo viên hướng dẫn
PGS.TS BÙI XUÂN AN

Tháng 7/2009

i


ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

KHOA CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG

Độc Lập – Tự Do – Hạnh Phúc

PHIẾU GIAO NHIỆM VỤ KLTN

KHOA: CÔNG NGHỆ MÔI TRƯỜNG
NGÀNH: KĨ THUẬT MÔI TRƯỜNG
HỌ VÀ TÊN SINH VIÊN: Nguyễn Chí Tâm

Niên khóa: 2005 - 2009

Lớp: DH05MT

MSSV: 04127060

1. Tên đề tài: KHẢ NĂNG XỬ LÍ NƯỚC THẢI ĐƯỜNG TINH LUYỆN CỦA MÔ
HÌNH BÃI LỌC TRỒNG CÂY SẬY(Phragmites vallatoria (l.) Veldk)
2. Nội dung KLTN:

Xác định nồng độ nước thải tới hạn mà cây sậy có thể chịu đựng được.
Xác định nồng độ nước thải tối ưu mà cây sậy có thể xử lý của mô hình bãi lọc
trồng sậy
3. Thời gian thực hiện: 09/04/2009 đến 08/07/2009


4. Giáo viên hướng dẫn: PGS.TS Bùi Xuân An
Nội dung và yêu cầu KLTN được thông qua Khoa và Bộ môn

Ngày

tháng

năm

Ngày

Ban chủ nhiệm khoa

tháng

năm

Giáo viên hướng dẫn

PGS.TS Bùi Xuân An

ii


LỜI CẢM ƠN
Ngoài sự nổ lực bản thân, trong quá trình làm đề tài còn có sự giúp đỡ tận tình
của giai đình, thầy cô, ban lãnh đạo Công Ty Đường Biên Hòa và bạn bè. Tôi
xin gởi lời cảm ơn.
o Cha và mẹ đã suốt đời tận tụy, hy sinh, là chỗ dựa vững chắc để con có
được ngày hôm nay.
o Thầy PGS.TS Bùi Xuân An, Khoa Công Nghệ Môi Trường, Trường Đại
Học Nông Lâm TP.Hồ Chí Minh, người đã tận tình hướng dẫn, gợi mở
và cho em có cơ hội tiếp cận nghiên cứu.
o Thầy cô Khoa Môi Trường Trường Đại Học Nông Lâm đã truyền đạt
những kiến thức trong 4 năm học.
o

Thầy Lê Đình Đôn và các anh chị ở trại thực nghiệm bộ môn công nghệ
sinh học, Trường Đại Học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh.

o Các anh chị tại Trung Tâm Phân Tích Môi Trường – Viện Công Nghệ
Sinh Học và Công Nghệ Môi Trường Trường Đại Học Nông Lâm TP.
Hồ Chí Minh và các chị Viện Sinh Học Nhiệt Đới
o Ban lãnh đạo Công Ty Đường Biên Hòa đã tạo điều kiện giúp em thu
thập thông tin, số liệu và lấy nước thải thực hiện cho luận văn tốt nghiệp.
o Những người bạn đã chia sẻ và giúp đỡ tận tình

Xin chân thành cảm ơn.
Sinh Viên Thực Hiện

Nguyễn Chí Tâm

iii


TÓM TẮT KHÓA LUẬN
Khóa luận về khả năng xử lí nước thải đường tinh luyện trên mô hình bãi lọc
trồng cây sậy. Được tiến hành từ ngày 09/04/2009 đến 08/07/2009 tại Khoa
Công Nghệ Môi Trường Và Trại Thực Nghiệm Bộ Môn Công Nghệ Sinh Học –
Trường Đại Học Nông Lâm TP. Hồ Chí Minh. Mô hình bãi lọc cây trồng theo
dòng chảy thắng đứng được xây dựng trong xô nhựa 25 lít và được bố trí hoàn
toàn ngẫu nhiên. Mô hình được tưới nước thải pha loãng với 4 nồng độ 20%
40%, 60 % và 80% với thời gian lưu nước 5 ngày, lặp lại 3 lần. Theo dõi các
chi tiêu pH, COD, SS, NH4+, độ màu trước và sau thí nghiệm.
Kết quả đạt được:
o pH về trung tính (pH: 6 – 7)
o Hiệu suất xử lý COD biến động 89 – 92 %.
o Hiệu suất xử lý SS biến động 40 – 63%.
o Hiệu suất xử lý NH4+ biến động 64 – 80%.
Với kết quả đạt được, đề tài mang lại hiệu quả khá cao trong việc xử lí nước thải
đường tinh luyện.

iv


MỤC LỤC
Trang tựa

i

Phiếu giao nhiệm vụ

ii

Lời cảm ơn

iii

Tóm tắt khóa luận

iv

Mục lục

v

Danh mục các hình

viii

Danh mục các bảng

ix

Danh mục các chữ viết tắt

x

Danh mục phụ lục

xi

Chương 1: MỞ ĐẦU

1

1.1 Đặt vấn đề

1

1.2 Tính cấp thiết của đề tài

1

1.3 Đối tượng nghiên cứu

2

1.4 Mục tiêu của đề tài

2

1.5 Nội dung nghiên cứu

2

1.6 Tính mới của đề tài

2

1.7 Phạm vi của đề tài

2

1.8. Ý nghĩa khoa học

2

1.9. Ý nghĩa thực tế

2

Chương 2: TỔNG QUAN

3

2.1 Tổng quan về cây sậy

3

2.1.1 Giới thiệu

3

2.1.2 Nguồn gốc

4

2.1.3 Phân loại

4

2.1.4 Đặc điểm hình thái

6

2.1.5 Đặc điểm sinh lí

6

2.1.6 Đặc điểm sinh thái

6

2.2 Tổng quan đất ngập nước nhân tạo

7

2.2.1 Khái niệm

7

2.2.2 Lịch sử hình thành công nghệ xử lý nước thải bằng đất ngập nước nhân tạo

8

2.2.3 Phân loại

9
v


2.2.4 Cơ chế xử lý trong bãi lọc trồng cây

11

2.2.5 Ưu nhược điểm khi sử dụng bãi lọc trồng cây

13

2.2.6 Các nghiên cứu ở Việt Nam.

14

2.3 Khái quát về CTCP đường Biên Hòa

15

2.3.1 Giới thiệu về công ty

15

2.3.2 Qui trình sản xuất CTCP đường Biên Hòa :

16

2.4. Tổng quan về nước thải đường.

19

2.4.1 Nguồn gốc nước thải

19

2.4.2 Tính chất nước thải :

20

2.4.3 Tác động của các chỉ tiêu

20

2.4.4 Qui trình xử lí nước thải

21

2.5 Các công nghệ đang được áp dụng và nghiên cứu :
Chương 3: NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM

22
24

3.1 Điều tra hoạt động sản xuất và chuẩn bị tài liệu

24

3.2 Thời gian tiến hành thí nghiệm

24

3.2.1 Giai đoạn tiền thí nghiệm

24

3.2.2 Giai đoạn thí nghiệm

24

3.3 Địa điểm thí nghiệm :

24

3.4 Chuẩn bị vật liệu và cây thí nghiệm

25

3.4.1 Chuẩn bị cây

25

3.4.2 Chuẩn bị vật liệu xây dựng nhà lưới mô hình thí nghiệm

25

3.4.3 Vật liệu làm mô hình thí nghiệm

25

3.4.4 Vật liệu lấy mẫu nước thải

26

3.4.5 Dụng cụ pha loãng nước thải

26

3.5 Nguồn nước thải và phương pháp lấy mẫu.

26

3.5.1 Địa điểm

26

3.5.2 Thời gian lấy mẫu

26

3.5.3 Theo dõi các chi tiêu

27

3.6 Bố trí thí nghiệm

27

3.7 Nội dung và phương pháp thí nghiệm

28

3.7.1 Nội dung thí nghiệm

28

3.7.2 Các giai đoạn thực hiện

28

3.7.3 Phân tích các chỉ tiêu

30

Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN

31
vi


4.1 Thí nghiệm xác định nồng độ tối đa

31

4.2 Giai đoạn thí nghiệm

31

4.2.1 Phát triển chiều cao của cây

32

4.2.2 Sự thay đổi lượng nước trong quá trình thí nghiệm

33

4.2.3 Sự thay đổi pH

34

4.2.4 Kết quả xử lí SS

35

4.2.5 Kết quả xử lí COD

36

4.2.6 Kết quả xử lí NH4 +

38

4.2.7 Kết quả xử lí độ màu

40

4.3 Mẫu đối chứng

41

4.4 Nhận xét chung

42

Chương 5: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

43

5.1 Kết luận

43

5.2 Kiến nghị

43

TÀI LIỆU THAM KHẢO
DANH MỤC PHỤ LỤC

vii


DANH MỤC CÁC HÌNH
Hình 2.1: Hình ảnh cây sậy

3

Hình 2.2: Hình ảnh về thân sậy ngoại lai và sậy tự nhiên

5

Hình 2.3: Hình ảnh về ngọn sậy ngoại lai và sậy tự nhiên

5

Hình 2.4: Mô hình đất ngập nước có dòng chảy thẳng đứng

9

Hình 2.5: Mô hình đất ngập nước nhân tạo có dòng chảy ngầm nằm ngang

11

Hình 2.6: Sơ đồ dây chuyền công nghệ sản xuất đường tinh luyện:

17

Hình 2.7: Sơ đồ công nghệ xử lí nước thải

21

Hình 2.8: Sơ đồ 1 công nghệ xử lí nước thải đường tinh luyện

22

Hình 2.9: Sơ đồ 2 công nghệ xử lí nước thải đường tinh luyện

23

Hình 3.1: Mô hình bãi lọc trồng cây

26

Hình 3.2 Sơ đồ bố trí thí nghiệm

27

Hình 4.1: Biểu đồ mức tăng trưởng chiều cao theo nồng độ trong quá trình thí nghiệm

33

Hình 4.2: Biểu đồ tỷ lệ nước còn lại và nước thất thoát trong quá trình thí nghiệm

34

Hình 4.3 Biểu đồ sự thay đổi SS trước và sau thí nghiệm

35

Hình 4.6: Biểu đồ hiệu suất xử lí COD ở các nồng độ

37

Hình 4.7: Biểu đồ sự thay đổi NH4+ trước và sau thí nghiệm

38

Hình 4.8: Hiệu suất xử lí NH4+ ở các nồng độ

39

viii


DANH MỤC CÁC BẢNG
Bảng 2.1 : Phân loại cây sậy

4

Bảng 2.2: Nguồn gốc và đặc trưng nước thải

19

Bảng 2.3: Tính chất nước thải

20

Bảng 3.1: Các chỉ tiêu nước thải sau khi pha loãng

27

Bảng 3.2: Bố trí xác định nồng độ nước thải tối đa

29

Bảng 3.3: Tưới thích nghi

29

Bảng 3.4: Phương pháp phân tích và đo đạc

30

Bảng 4.1: Chiều cao của cây trong quá trình thí nghiệm

32

Bảng 4.2: Mức độ tăng trưởng chiều cao trung bình của cỏ sau 2 tuần thí nghiệm

32

Bảng 4.3: Thay đổi của lượng nước trong quá trình thí nghiệm

33

Bảng 4.4: Sự thay đổi pH trong quá trình thí nghiệm

34

Bảng 4.5: Hiệu suất xử lí SS ở các nồng độ

35

Bảng 4.6: Hiệu suất xử lí COD ở các nồng độ

37

Bảng 4.7: Hiệu suất xử lí NH4+ ở các nồng độ

38

Bảng 4.8: Hiệu suất xử lí COD, SS, NH4+ của mẫu đối chứng

41

Bảng 4.9: Kết quả xử lí pH của mẫu đối chứng

41

Bảng 4.10: Kết quả sau thí nghiệm

42

ix


DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT
TCVN: Tiêu chuẩn việt nam
TN: Thí nghiệm
CTCP: Công ty cổ phần
ĐNN: Đất ngập nước
COD: Nhu cầu ôxi hóa hóa học (Chemical Oxygen Demand)
SS: Chất rắn lơ lửng (Suspended Solids)
TP: Thành phố
PL: Phụ lục

x


DANH MỤC PHỤ LỤC
Phụ lục 1: TIÊU CHUẨN THẢI TCVN 5945 – 2005
Phụ lục 2: TỔNG HỢP KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM
Phụ lục 3: HÌNH ẢNH

xi


Luận văn tốt nghiệp: Khả năng xử lí nước thải đường tinh luyện của mô hình bãi lọc trồng cây sậy

Chương 1
MỞ ĐẦU
1.1 Đặt vấn đề
Đường mía hiện nay được sản xuất theo mùa, vấn đề thiếu hụt đường sẽ tiếp tục
xảy ra và có thể trở thành nghiêm trọng hơn khi nhu cầu tăng mạnh do tăng dân số,
tăng sức mua và công nghiệp hóa. Nên xu hướng sản xuất đường tinh luyện từ nguyên
liệu đường thô trở thành vấn đề cần thiết. Nhu cầu sử dụng đường ngày càng tăng cả
về số lượng đến chất lượng, các nước đang có xu hướng phát triển ngành này, nước
thải đường tinh luyện phần lớn chất lơ lửng ở dạng vô cơ, hàm lượng chất hữu cơ cao
bao gồm các loại hợp chất của cacbon, nitơ, các chất này dễ bị phân hủy bởi các vi
sinh vật, gây ra mùi hôi thối, chúng có khả năng kiệt oxi trong nước làm ảnh hưởng
đến chất lượng nguồn tiếp nhận nên cần phải được xử lí trước khi xả thải ra môi
trường. Nước thải đường tinh luyện còn có nhiệt độ cao làm ức chế hoạt động của vi
sinh vật, nước thải có độ màu cao, hàm lượng COD cao làm gây mất mĩ quan, cản trở
bức xạ mặt trời xuống nguồn nước làm cản trở sự phát triển của các sinh vật sống dưới
nước
Theo các nghiên cứu về cây sậy trước đây, sậy là thực vật thủy sinh chịu
được môi trường khắc nghiêt, có hiệu quả xử lí khá cao các chất lơ lửng, các chất
hữu cở, các hợp chất nitơ …, và rất phù hợp với điều kiện nước ta
1.2 Tính cấp thiết của đề tài
Thời gian gần đây, song song với phát triển kinh tế. Nước ta ngày càng quan
tâm đến vấn đề môi trường. Trong đó, ô nhiễm nguồn nước được xem là vấn đề
trọng tâm cần giải quyết. Vì vậy, cần những công nghệ đơn giản, tốn ít chi phí mà
vẫn có thể giải quyết vấn đề ô nhiễm nguồn nước như hiện nay. Hiện nay, vấn đề
môi trường tại các doanh nghiệp là vấn đề chưa được quan tâm đúng mức. Để giải
quyết vấn đề xử lí nước thải đạt được các tiêu chuẩn, cần phải đầu tư xây dựng cho
các công trình xử lí với chi phí cao. Các công ty, nhà máy đang có kế hoạch xây
dựng các công trình xứ lý nước thải đạt tiêu chuẩn, sự lựa chọn các công trình chi
GVHD: PGS.TS BÙI XUÂN AN

1

SVTH: NGUYỄN CHÍ TÂM


Luận văn tốt nghiệp: Khả năng xử lí nước thải đường tinh luyện của mô hình bãi lọc trồng cây sậy

phí thấp vẫn được quan tâm hàng đầu. Nước thải đường tinh luyện là một trong các
loại nước thải khó xử lí, với hàm lượng chất hữu cơ, độ màu cao.
Mô hình trồng sậy là mô hình khá đơn giản, thân thiện với môi trường, chi
phí đầu tư thấp và khả năng xử lí nước thải cao, được áp dụng rộng rãi trên các
nước trên thế giới.
1.3 Đối tượng nghiên cứu
o Cây sậy
o Nước thải đường tinh luyện
o Mô hình đất ngập nước nhân tạo
1.4 Mục tiêu của đề tài
Xem xét khả năng xử lí nước thải đường của mô hình sậy ở các nồng độ khác
nhau.
1.5 Nội dung nghiên cứu
o Xác định nồng độ nước thải tới hạn mà cây sậy có thể chịu đựng được.
o Xác định nồng độ nước thải tối ưu mà cây sậy có thể xử lý trên mô hình bãi
lọc
1.6 Tính mới của đề tài
Chưa có sự nghiên cứu đối với nước thải đường ở Việt Nam trên mô hình bãi
lọc trồng cây.
1.7 Phạm vi của đề tài
o Thực hiện trên mô hình ngập nước dung tích 25 (l)
o Khảo sát 5 chỉ tiêu : pH, độ màu, COD, SS, NH4+
o Kiểm tra một số chỉ tiêu tăng trưởng dài thân, lượng nước hao hụt.
1.8. Ý nghĩa khoa học
Xác định khả năng xử lí của cây sậy đối với nước thải đường tinh luyện. Nó
là cơ sở cho các nghiên cứu ứng dụng và nhân rộng.
1.9. Ý nghĩa thực tế
Tìm ra phương pháp xử lí hiệu quả nước thải đường, làm cơ sở nhân rộng rãi
nghiên cứu có tính thực tiễn cao.

GVHD: PGS.TS BÙI XUÂN AN

2

SVTH: NGUYỄN CHÍ TÂM


Luận văn tốt nghiệp: Khả năng xử lí nước thải đường tinh luyện của mô hình bãi lọc trồng cây sậy

Chương 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1 Tổng quan về cây sậy
2.1.1 Giới thiệu

Hình 2.1: Hình ảnh cây sậy
Nguồn : Santa Tecla, 2006
Sậy có tên khoa học là Phragmites vallatoria (l.) Veldk, thuộc giới: plantae,
ngành : hạt kín, họ : poaceae( hòa thảo), giống : sậy, loài : P.australis. Sậy có rộng
GVHD: PGS.TS BÙI XUÂN AN

3

SVTH: NGUYỄN CHÍ TÂM


Luận văn tốt nghiệp: Khả năng xử lí nước thải đường tinh luyện của mô hình bãi lọc trồng cây sậy

khắp trên thế giới, thích nghi ở Bắc Mĩ, Nam Mĩ, Châu Âu, Châu Phi, Châu Á và
Châu Úc. Tên phổ biến trong tiếng Anh : Phragmites, Cane, Reed, Ditch, Giant
Reed, Giant.
2.1.2 Nguồn gốc
Sậy được tìm thấy ở Bắc Mĩ từ 3000 năm trước. Tại Bắc Mỹ, tình trạng của
loài này vẫn chưa được hiểu đúng. Nói chung, nó được coi là loài ngoại lai được
đưa vào từ Châu Âu. Tuy nhiên, có các chứng cứ rõ ràng về sự tồn tại của sậy có
nguồn gốc Bắc Mỹ từ rất lâu trước khi loài người xâm chiếm châu lục này.
2.1.3 Phân loại
Gồm 4 loại :
o Cây sậy thông thường (danh pháp khoa học: Phragmites australis .cav)
o Cây sậy khổng lồ (danh pháp khoa học: Arundo donax l.).
o Cây sậy Miến Điện (danh pháp khoa học: Neyraudia reynaudiana)
o Cây sậy gai (danh pháp khoa học: Sparganium eurycarpum)
Ngoài ra còn được phân loại: sậy tự nhiên và sậy ngoại lai
Bảng 2.1 : Phân loại cây sậy
Khoản mục

Sậy tự nhiên

Sậy ngoại lai

Mật độ

Dày đặc thấp

Dày đặc cao

Thân

Thân cao khoảng 1,6 m,

Thân cao khoảng 3m, rất

đến mức độ nào đó thân

cứng, đến mức độ nào đó,

sẽ mảnh, rất nhẵn khi sờ

thân sẽ xù xì, gồ ghề khi sờ.

Thân có màu vàng xanh
Lá rụng vào mùa thu,


không giữ được qua mùa
đông
Sự ra hoa xuất hiện từ

Hoa

tháng 6 đến 8, sự phát
hoa thưa thớt.

Thân có màu xanh đậm, tươi
tốt.
Lá cây bám chặt, tồn tại được
qua mùa đông

Hoa xuất hiện từ tháng 6 - 12,
chùy hoa mọc rậm rạp.
Nguồn: JIL M Swearin, 2006

GVHD: PGS.TS BÙI XUÂN AN

4

SVTH: NGUYỄN CHÍ TÂM


Luận văn tốt nghiệp: Khả năng xử lí nước thải đường tinh luyện của mô hình bãi lọc trồng cây sậy

Hình 2.2: Hình ảnh về thân sậy ngoại lai và sậy tự nhiên
Nguồn: JIL M Swearin, 2006

Hình 2.3: Hình ảnh về ngọn sậy ngoại lai và sậy tự nhiên
Nguồn: JIL M Swearin, 2006

GVHD: PGS.TS BÙI XUÂN AN

5

SVTH: NGUYỄN CHÍ TÂM


Luận văn tốt nghiệp: Khả năng xử lí nước thải đường tinh luyện của mô hình bãi lọc trồng cây sậy

2.1.4 Đặc điểm hình thái
a) Rễ
Rễ dài, chắc khỏe, xếp như vẩy cá, có đốt, rễ lan rộng trên bề mặt
b) Thân
Có thân rỗng, tròn cao, thân gỗ, cao 1,8 – 4,5 m hoặc hơn nữa, thân bóng
khỏe, thẳng, thân rễ phát triển 20 - 60 cm dưới mặt đất và không sâu hơn 1,8m.
c) Lá
Cứng, dài khoảng 30 – 60 cm, phẳng, gần như ôm lấy thân, ở gốc, nhẵn, gân
mảnh, bẹt, bẹ lá nhẵn lưỡi bẹ giảm thành một vòng lông, bề mặt lá không có lông,
gân.
d) Hoa và hạt giống
Cụm hoa là chùy, dài 30- 90 cm, trục chính mang nhiều nhánh hình sợi, nhẹ,
có màu tím, dạng lông vũ, xuất hiện trên trên đầu thân cây, dài khoảng 13 – 40 cm.
Chùm hoa riêng rẻ sắp xếp dài đặc trải dài trên nhánh lông vũ. Hoa có màu tím trở
nên màu nâu đến màu đen vào lúc ra quả. Quả có màu nâu, mảnh dễ vỡ. Chúng dài
khoảng 0,8 cm. Số lượng lớn hạt sẽ thành quả, có thể đến 2000 hạt giống. Tuy
nhiên theo nghiên cứu, chỉ có 1 số ít sống sót. Có hoa vào mùa hè và mùa thu.
2.1.5 Đặc điểm sinh lí
Loài này chịu đựng pH khá cao, sự lạnh giá và cỏ dại. Khi chết nó trở thành
thân gỗ và có mùi khó chịu. Sản lượng 4,15 calo/g
Thành phần hóa học của cây sậy: gồm 11,4 % protein; 2,3 % chất béo; 42,1 %
hydrat cacbon; 31,1 % chất xơ; 10,8 tro; còn lại là chất khô.
2.1.6 Đặc điểm sinh thái
Cây sậy rất phổ biến, phát triển mạnh ở môi trường ngập nước có nhiều ánh
sáng nó. Thường tìm thấy ở đầm lầy, bờ hồ, ao, lề đường, hào, mương, cánh đồng.
Thông thường sống trong nước hơi mặn, nước ngọt và ở bờ đất đầm lầy nước mặn hay
ở nơi đầm lầy ít nước, nó xuất hiện cả đầm lầy nước ngọt có tính axit lẫn bazơ. Nó
không chịu đựng được nơi có gió lớn và nước chảy mạnh
a) Loại đất
Phát triển mạnh ở đầm lầy và một số loại đất khác, đất có pH từ 7- 9,3.

GVHD: PGS.TS BÙI XUÂN AN

6

SVTH: NGUYỄN CHÍ TÂM


Luận văn tốt nghiệp: Khả năng xử lí nước thải đường tinh luyện của mô hình bãi lọc trồng cây sậy

b) Lượng mưa
Nó có khả năng sống được trong môi trường khắc nghiệt có thể phát triển ở
nơi có lượng mưa thấp.
c) Nhiệt độ:
Phát triển nơi có sự đông giá lẫn nơi có nhiệt độ khô. Nhiệt độ ảnh hưởng
đến độ phong phú của sậy, nhiệt độ không khí càng cao thì làm phong phú cây sậy.
d) Các hình thức sinh sản
Chúng có thể phát triển thành cây mới tái sinh từ thân ngầm, nó phát triển
theo chiều ngang từ gốc lên, phổ biến nhất từ một đoạn thân hoặc hạt hoặc rễ.
e) Sử dụng
Giai đoạn đầu phát triển sậy là thức ăn chất lượng cao cho bò, ngựa. Thân là
công nghệ cho chế biến thức ăn tinh bột. Ngoài ra, thân làm bột giấy, vật liệu cách
nhiệt, thân chứa 50% xenlulo và các thớ dài 0,8 - 3 mm, đường kính 5 – 30,5 um.
Thân, lá dùng để lợp nhà, làm chiếu. Rễ dùng làm thuốc. Chùm lông khô được sử
dụng làm đồ trang sức, đồ trang trí, sậy có tính dẻo và có tính tạo hình cao, làm
biogas, chống xói mòn…
f) Nguy cơ gây cháy
Cỏ dễ bị cháy vào mùa khô nhưng sẽ nhanh chóng tái tạo lại vào mùa mưa,
nó phát triển lại rất nhanh. Vì khả năng sinh nhiệt lượng cao nên người ta sử dụng
nó như một nguồn chất đốt. Bãi sậy luôn được chú ý, đề phòng như một khu vực
tiềm ẩn nguy cơ gây cháy.
2.2 Tổng quan đất ngập nước nhân tạo
2.2.1 Khái niệm
Đất ngập nước nhân tạo là vùng đất ngập nước do con người tạo ra, có chứa
nước trong đất thường xuyên ở dạng bão hòa hoặc cận bão hòa.
Các vùng ngập nước được xây dựng để xử lý nước thải dựa trên các quá trình
diễn ra trong đất ngập nước tự nhiên. Đất ngập nước nhân tạo thường được quy
hoạch sẵn thành từng thửa, từng ô. Bên dưới của khu đất thường được lót bằng lớp
vật liệu không thấm nước tránh nước thải ảnh hưởng đến nước ngầm, bên trên lớp
lót rãi đá dăm hay cát hỗ trợ sự phát triển của thực vật trồng trong khu đất. Độ tin
cậy trong quá trình hoạt động đất ngập nước nhân tạo cao hơn đất ngập nước tự
GVHD: PGS.TS BÙI XUÂN AN

7

SVTH: NGUYỄN CHÍ TÂM


Luận văn tốt nghiệp: Khả năng xử lí nước thải đường tinh luyện của mô hình bãi lọc trồng cây sậy

nhiên về chế độ thủy lực, chúng có thể được quản lý chặt chẽ và có những ưu điểm
của đất ngập nước tự nhiên.
Đất ngập nước phải có 3 thuộc tính sau
o Có thời kỳ nào đó, đất thích hợp cho phần lớn các loài thực vật thủy sinh.
o Nền đất hầu như không bị khô.
o Nền đất không có cấu trúc rõ rệt hoặc bão hòa nước bị ngập nước ở mức cạn
ở một số thời điểm nào đó trong mùa sinh trưởng hàng năm.
Hệ thống này được biết đến với nhiều tên gọi khác nhau: bãi lọc ngầm trồng
cây, hệ xử lý với vùng rễ cây.
2.2.2 Lịch sử hình thành công nghệ xử lý nước thải bằng đất ngập nước nhân tạo
Người mở đầu cho việc sử dụng thực vật bậc cao trong xử lý nước thải là
Kathe Seidel vào đầu những năm 1950 tại Đức. Đến thập niên 1960, Seidel phát
triển thành “đất ngập nước nhân tạo có dòng chảy bên dưới”. Vào những năm 1980
– 1990, phương pháp xử lý nước thải “vùng rễ” của Reinhold Kickuth được phổ
biến. Cuối thập kỷ 80 đất ngập nước nhân tạo có dòng chảy bên dưới được thay thế
và sử dụng đến nay .
Năm 1991, đất ngập nước nhân tạo có dòng chảy bên dưới dùng xử lý nước
thải sinh hoạt xây dựng đầu tiên ở NaUy. Ngày nay chúng trở thành phổ biến khắp
các vùng nông thôn ở nước này do tiết kiệm về kinh tế lại có hiệu quả cao.
Nước ta cũng có một số công trình nghiên cứu ứng dụng khả năng xử lý
nước thải của đất ngập nước nhân tạo điển hình như:
o Năm 2005 mô hình đất ngập nước nhân tạo được xây dựng tại xã Minh Nông
– Bến Giót – TP. Việt Trì, để nghiên cứu chất lượng nước thải sinh hoạt pha
trộn nước thải công nghiệp.
o Xử lý nước thải sinh hoạt bằng bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy thẳng đứng
trong điều kiện Việt Nam của Trung Tâm Kỹ Thuật Môi Trường Và Khu
Công Nghiệp, Trường ĐH Xây Dựng Hà Nội.
o Xử lý phân bùn bằng bãi lọc ngập trồng cây, ĐH Xây Dựng Hà Nội.
o Đề tài khảo sát khả năng xử lý nước thải sinh hoạt và nước thải từ các ao
nuôi cá nước ngọt bằng đất ngập nước kiến tạo kiểu chảy nằm ngang ở ĐH
Cần Thơ.
GVHD: PGS.TS BÙI XUÂN AN

8

SVTH: NGUYỄN CHÍ TÂM


Luận văn tốt nghiệp: Khả năng xử lí nước thải đường tinh luyện của mô hình bãi lọc trồng cây sậy

o Nghiên cứu sử dụng các hệ thống đất ngập nước nhân tạo để xử lý nước thải
ở làng giấy Phong khê của ĐH Khoa Học Tự Nhiên – ĐH Quốc Gia Hà Nội.
2.2.3 Phân loại
Đất ngập nước nhân tạo được chia làm hai loại
a) Đất ngập nước có dòng chảy tự do trên bề mặt (Free Water Surface –FWS)
Đất ngập nước có dòng chảy tự do thì ít tốn kém và tạo điều kiện điều hòa
nhiệt độ khu vực hơn đất ngập nước có dòng chảy ngầm nhưng hiệu quả xử lý kém
hơn, tốn diện tích hơn và có thể phải giải quyết thêm vấn đề muỗi và côn trùng phát
sinh. Những hệ thống này thường là lưu vực chứa nước hoặc các kênh dẫn nước,
với lớp lót bên dưới để ngăn sự rò rỉ nước, đất hoặc các lớp lọc thích hợp khác hỗ
trợ cho thực vật nổi. Lớp nước nông, tốc độ dòng chảy chậm.
b) Đất ngập nước có dòng chảy ngầm (Subsurface Flow Constructed wetland –
SSF)
Bao gồm hai hệ thống sau:
o Hệ thống dòng chảy thẳng đứng (Vertical Subsurface Flow - VSF)
Nước thải được đưa vào hệ thống qua ống dẫn trên bề mặt. Nước sẽ chảy xuống
dưới theo chiều thẳng đứng. Ở gần dưới đáy có ống thu nước đã xử lý để đưa ra
ngoài.

Hình 2.4: Mô hình đất ngập nước có dòng chảy thẳng đứng
Nguồn: Lê Thị Cúc, 2008

GVHD: PGS.TS BÙI XUÂN AN

9

SVTH: NGUYỄN CHÍ TÂM


Luận văn tốt nghiệp: Khả năng xử lí nước thải đường tinh luyện của mô hình bãi lọc trồng cây sậy

o Hệ thống dòng chảy ngang (Horizontal Subsurface Flow -HSF)
Hệ thống này được gọi là dòng chảy ngang vì nước thải được đưa vào và chảy
chậm qua tầng lọc xốp dưới bề mặt của nền trên một đường ngang cho tới khi nó tới
được nơi dòng chảy ra. Trong suốt thời gian này, nước thải sẽ tiếp xúc với một
mạng lưới hoạt động của các đới hiếu khí, tùy nghi và kị khí. Các đới hiếu khí ở
xung quanh rễ và bầu rễ, O2 được cung cấp từ lá. Khi nước thải chảy qua đới rễ, nó
được làm sạch bởi quá trình cơ học, sự phân hủy sinh học của vi sinh vật, sự hấp
thụ của cây.
Hình dạng của bãi lọc này thường là kênh dài và hẹp, chiều sâu lớp nước
nhỏ, vận tốc dòng chảy chậm và thân cây trồng nhô lên khỏi bãi lọc là những điều
kiện cần thiết để tạo nên chế độ thủy lực kiểu dòng chảy đẩy.
Hệ thống này có cấu tạo khá đơn giản. Ngăn phân phối nước thải, hệ thống
phân phối bãi lọc và hệ thống thu nước. Dưới đáy có lớp chống thấm là lớp đất sét
tự nhiên hay nhân tạo, hoặc một lớp vải nhựa chống thấm với chiều cao tối thiểu
hơn mực nước ngầm 0,5m. Bên trên là lớp vật liệu lọc, chiều cao phụ thuộc vào loại
rễ cây trồng. Dòng nước thải chảy ngang trên bề mặt lớp vật liệu lọc. Nước thải sau
khi phân phối vào sẽ thấm qua lớp vật liệu lọc và vùng rễ của thực vật trồng trong
khu đất, qua đó các vi sinh vật sống trong vật liệu lọc và sống bám vào hệ thống rễ
cây trồng sẽ tiêu thụ các chất hữu cơ trong nước thải phục vụ cho quá trình sinh sản
và phát triển của chúng. Hệ thống rễ cũng đóng vai trò quan trọng trong xử lý nước
thải qua việc hấp thu chất dinh dưỡng có trong nước thải cũng như chất giữ lại trong
quá trình lọc, cung cấp oxy tạo ra các quá trình phân hủy hiếu khí bên trong khu đất.

GVHD: PGS.TS BÙI XUÂN AN

10

SVTH: NGUYỄN CHÍ TÂM


Luận văn tốt nghiệp: Khả năng xử lí nước thải đường tinh luyện của mô hình bãi lọc trồng cây sậy

Hình 2.5: Mô hình đất ngập nước nhân tạo có dòng chảy ngầm nằm ngang
Nguồn : Lê Thị Cúc, 2008:
2.2.4 Cơ chế xử lý trong bãi lọc trồng cây
Qua các thí nghiệm và ứng dụng thực tế cho thấy bãi lọc trồng cây có thể
loại bỏ các chất hữu cơ có khả năng phân huỷ sinh học, chất rắn, nitơ, phốtpho, kim
loại nặng, các hợp chất hữu cơ, kể cả vi khuẩn và vi rút. Các chất ô nhiễm trên được
loại bỏ nhờ nhiều cơ chế đồng thời trong bãi lọc như lắng, kết tủa, hấp phụ hóa học,
trao đổi chất của vi sinh vật và sự hấp thụ của thực vật.
Nước thải trước khi qua bãi lọc ngầm phải được lắng sơ bộ trong các công
trình xử lý cơ học. Khi đi qua lớp đất bãi lọc ngầm, các chất bẩn trong nước thải sẽ
được hấp thụ theo con đường thấm lọc, sau đó được ôxy hoá, sinh hoá. Thông
thường trong lớp đất phía trên diễn ra quá trình ôxy hoá hiếu khí và trong lớp đất
phía dưới diễn ra quá trình hô hấp kị khí các chất hữu cơ. Do lớp đất không lớn (từ
0,6 đến 0,9 m) nên vào thời kỳ phát triển của cây trồng, một khối lượng lớn nước
thải được rẽ cây hấp thụ và chỉ một phần nước chảy vào nguồn. Sự hoạt động của
cây trồng cũng góp phần cung cấp ôxy cho đất. Cường độ tưới phụ thuộc vào đặc
điểm đất, cây trồng và nồng độ các chất trong nước thải và dao dộng từ 0,1 đến 0,2
m/năm (1000m3/năm). Phương pháp tưới là tưới ngập hoặc tưới phun khi dùng
nước thải để tưới sản lượng cây trồng sẽ tăng thêm 20% đến 30%.
Hiệu quả của chúng phụ thuộc vào đặc tính chất thải, địa điểm, vận tốc và
lưu lượng dòng thải…

GVHD: PGS.TS BÙI XUÂN AN

11

SVTH: NGUYỄN CHÍ TÂM


Luận văn tốt nghiệp: Khả năng xử lí nước thải đường tinh luyện của mô hình bãi lọc trồng cây sậy

a) Quá trình vật lí, hóa học
Các quá trình này giúp xử lý được cả các hợp chất vô cơ và hữu cơ, kim loại
nặng bao gồm :
o Lắng do trọng lực và do vật cản: thực vật làm giảm vận tốc gió ở bề mặt, vận
tốc dòng chảy, tăng khả năng lắng nước thải dòng ra.
o Lọc hay đóng cặn: các hạt được lọc cơ học khi nước chảy qua lớp lọc, qua
tầng rễ. Qua đó, loại bỏ chất hạt và chất rắn lơ lửng.
o Thấm hút bề mặt: bao gồm các quá trình hấp thụ và hấp phụ, xảy ra trên bề
mặt của lớp vật liệu lọc và bề mặt của các loài thực vật nhờ các mô xốp.
o Ôxi hóa, khử và kết tủa hóa học: sự chuyển biến kim loại dưới tác dụng của
dòng chảy, thông qua sự tiếp xúc của nước với vật liệu thành dạng chất rắn
không tan và lắng xuống, đây là một biện pháp hữu hiệu hạn chế tác hại của
các kim loại có tính độc trong đất ngập nước. Các chất hữu cơ sẽ được phân
giải thành các hợp chất vô cơ thích hợp cho cây hấp thụ và không gây hại
cho môi trường.
o Sự quang phân, ôxi hóa: phân hủy, ôxi hóa các hợp chất dưới tác dụng của
ánh sáng mặt trời. Đồng thời các tia UV sẽ tiêu diệt các vi khuẩn gây hại.
o Sự bay hơi: xảy ra khi có áp suất đủ lớn, hợp chất sẽ chuyển sang thể khí như
bay hơi ammoniac.
b) Quá trình sinh học
Quá trình sinh học như phân hủy sinh học và hấp thụ của thực vật
Phân hủy sinh học đóng vai trò quan trọng nhất trong việc loại bỏ chất hữu
cơ dạng hòa tan hay dạng keo có khả năng phân hủy sinh học trong nước thải, có
chức năng loại bỏ các chất ô nhiễm ở dạng vô cơ và hữu cơ, bao gồm:
o Phân hủy sinh học hiếu khí, kị khí: là quá trình chuyển hóa của các vi sinh
vật đang cư trú trong lớp vật liệu lọc hay sống bám trên thân và rễ thực vật
thủy sinh. Quá trình chuyển hóa tạo ra NH4+, CO2 là nguồn dinh dưỡng cho
thực vật phát triển sinh khối và thải ra O2 làm giàu môi trường nước tạo
thuận lợi cho vi khuẩn hiếu khí phát triển tiếp tục chuyển hóa các chất.
o Tích tụ thực vật: là sự hấp thụ, giữ lại các nguyên tố vô cơ trong thực vật.
o Ổn định thực vật: là khả năng cô lập các hợp chất vô cơ trong rễ thực vật.
GVHD: PGS.TS BÙI XUÂN AN

12

SVTH: NGUYỄN CHÍ TÂM


Luận văn tốt nghiệp: Khả năng xử lí nước thải đường tinh luyện của mô hình bãi lọc trồng cây sậy

o Phân hủy thực vật: cây trong vùng đất ngập nước sẽ sản xuất ra các enzym
giúp phân hủy các hợp chất hữu cơ và vô cơ trong suốt quá trình thoát hơi
nước của chúng.
o Phân hủy ở rễ: thực vật sẽ cung cấp chất dịch làm tăng quá trình phân hủy
các hợp chất hữu cơ bằng vi sinh vật.
o Sự thoát, bốc hơi ở thực vật: là sự hấp thụ và thoát hơi của các hợp chất dễ
bay hơi thông qua lá cây.
2.2.5 Ưu nhược điểm khi sử dụng bãi lọc trồng cây
a) Ưu điểm
Tại Đan Mạch, hướng dẫn chính thức mới gần đây về xử lý tại chỗ nước thải
sinh hoạt đã được Bộ Môi Trường Đan Mạch công bố, áp dụng bắt buộc đối với các
nhà riêng ở nông thôn. Trong hướng dẫn này, người ta đã đưa vào hệ thống bãi lọc
ngầm trồng cây dòng chảy thẳng đứng, cho phép đạt hiệu suất loại bỏ BOD tới 95%
và nitrat đạt 90%. Hệ thống này bao gồm cả quá trình kết tủa hóa học để tách
photpho trong bể phản ứng lắng, cho phép loại bỏ 90% phốtpho.
Xử lý nước thải bằng bãi lọc trồng các loại thực vật sống dưới nước đã và
đang được áp dụng tại nhiều nước trên thế giới với ưu điểm là:
o Quá trình xử lý ổn định và ít gây mùi hôi làm ảnh hưởng đến môi trường
không khí.
o Mức độ xử lý ô nhiễm cao
o Chi phí xử lý không cao
o Quá trình công nghệ không đòi hỏi kỹ thuật phức tạp.
o Sử dụng thực vật xử lý nước trong nhiều trường hợp không cần cung cấp
năng lượng. Do vậy có thể ứng dụng ở những vùng hạn chế việc cung cấp
năng lượng.
o Sinh khối tạo ra sau quá trình xử lý được ứng dụng vào nhiều mục đích khác
nhau :
 Làm nguyên liệu cho ngành thủ công mỹ nghệ
 Làm thực phẩm cho người và gia súc

GVHD: PGS.TS BÙI XUÂN AN

13

SVTH: NGUYỄN CHÍ TÂM


Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×