ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 5(126).2018, Quyển 1<br />
<br />
53<br />
<br />
NGHIÊN CỨU ỨNG DỤNG CÔNG NGHỆ ĐẤT NGẬP NƯỚC KIẾN TẠO<br />
SỬ DỤNG NHÓM THỰC VẬT GREEN ROOF CHO MỤC ĐÍCH TÁI SINH<br />
NƯỚC THẢI SINH HOẠT<br />
RESEARCH ON APPLICATION OF CONTRUCTED WETLAND TECHNOLOGY USING<br />
GREEN ROOF (GR) PLANTS FOR RECYCLING LIVING WASTE WATER<br />
Phạm Ngọc Hòa<br />
Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm Thành phố Hồ Chí Minh; pnh8110@gmail.com<br />
Tóm tắt - Hiện nay, vấn đề ô nhiễm nguồn nước đang là mối quan<br />
tâm rất lớn ở nước ta, đặc biệt là nước thải sinh hoạt. Bên cạnh đó,<br />
công nghệ đất ngập nước sử dụng nhóm thực vật green roof (GR)<br />
cho thấy được tiềm năng ứng dụng trong xử lý nước thải sinh hoạt<br />
khá cao. Kết quả nghiên cứu cho thấy khả năng xử lý của một số<br />
loại thực vật GR (cây hoa mười giờ, cây dừa cạn và me đất hoa<br />
vàng) đối với nước thải sinh hoạt từ ký túc xá khá tốt. Trong đó, khả<br />
năng xử lý của mô hình trồng hoa mười giờ đạt hiệu quả tương đối<br />
cao và ổn định ở tải trọng 300 kgCOD/ha.ngày. Cụ thể, hiệu quả xử<br />
lý COD; tổng nitơ (TN); tổng phốt pho (TP); coliform trung bình lần<br />
lượt là 85,6% (20,0 ± 5,0 mg/L); 66,9% (12,0 ± 1,0 mg/L); 61% (2,5<br />
± 0,5 mg/L); 98,2% (180 CFU/100mL). Với giá trị nồng độ đầu ra đạt<br />
được từ tải trọng này, nước thải sau xử lý có thể sử dụng cho mục<br />
đích tái sinh với chất lượng nước tái sinh đạt trung bình và thấp.<br />
<br />
Abstract - At present, water pollution is a great concern in our country,<br />
especially domestic waste water. In addition, wetland technology using<br />
the Green Roof plants shows that potential application to the treatment<br />
of domestic wastewater is quite high. Research results show that<br />
some GR plants such as Portulaca grandiflora, Catharanthus roseus<br />
(L.)G.Don and Oxalis corniculata have great ability to treat domestic<br />
waste from dormitory. In particular, the processing ability of the model<br />
of Portulaca grandiflora has a relatively high efficiency and stability at a<br />
load of 300 kg COD/ha. a day. Specifically, with the efficiency of COD<br />
treatment; total nitrogen (TN); total phosphorus (TP), coliform is 85.6%<br />
(20.0 ± 5.0 mg/L); 66.9% (12.0 ± 1.0 mg/L); 61% (2.5 ± 0.5 mg/L);<br />
98.2% (180 CFU/100mL) respectively. With the output concentration<br />
derived from this load, wastewater after treatment can be used for<br />
recycling purposes with medium and low quality recycled water.<br />
<br />
Từ khóa - đất ngập nước kiến tạo; mái nhà xanh; nước thải sinh<br />
hoạt; tái sử dụng nước; đất ngập nước trên mái nhà<br />
<br />
Key words - constructed wetlands; green roof; living waste water;<br />
waste water reuse; roof wetland<br />
<br />
1. Đặt vấn đề<br />
Ngày nay, quá trình công nghiệp hóa – hiện đại hóa ở<br />
nước ta đang diễn ra với tốc độ khá nhanh. Đi đôi với<br />
những lợi ích kinh tế do các hoạt động này đem lại, ô nhiễm<br />
nguồn nước hiện đang là vấn đề khá nghiêm trọng gây ảnh<br />
hưởng đến sức khoẻ con người và các loài động thực vật<br />
sống gần khu vực xả thải.<br />
Gần đây, đất ngập nước kiến tạo (CW) được biết đến<br />
trên thế giới như một giải pháp công nghệ xử lý nước thải<br />
trong điều kiện tự nhiên, thân thiện với môi trường, đạt hiệu<br />
suất cao, chi phí thấp và ổn định [1], đồng thời góp phần<br />
làm tăng giá trị đa dạng sinh học.<br />
Sinh khối thực vật, bùn phân hủy, nước thải sau xử lý<br />
từ đất ngập nước kiến tạo còn có giá trị kinh tế. Tuy nhiên,<br />
hệ thống tốn khá nhiều diện tích đất.<br />
Nhiều quốc gia bắt đầu quan tâm đến mái nhà xanh green roof (GR) bởi vì họ nhận thấy rằng GR không những<br />
có khả năng xử lý nước thải [2], mà còn góp phần giảm rủi<br />
ro lũ lụt ở các đô thị, tiết kiệm năng lượng, tăng giá trị đa<br />
dạng sinh học [2, 3], tăng mảng xanh đô thị [4], giảm phát<br />
thải khí hiệu ứng nhà kính [5]. GR có cấu tạo nhẹ, lớp vật<br />
liệu thấp, thực vật ứng dụng cũng có chiều cao tương đối<br />
thấp và chịu được điều kiện thời tiết.<br />
<br />
Việc ứng dụng công nghệ đất ngập nước sử dụng nhóm<br />
thực vật GR làm sạch nước thải tại chỗ cho các hộ gia đình<br />
hay các cụm dân cư, với công nghệ phù hợp, vừa đơn giản,<br />
tiết kiệm diện tích, có chi phí xây dựng và vận hành thấp,<br />
vừa làm tăng giá trị thẩm mỹ.<br />
<br />
Hình 1. Cấu trúc của một GR<br />
<br />
2. Nội dung và phương pháp nghiên cứu<br />
2.1. Nội dung nghiên cứu<br />
Nghiên cứu này gồm 2 nội dung chính nhằm lựa chọn<br />
loại thực vật GR thích hợp và đánh giá khả năng xử lý của<br />
nhóm thực vật được lựa chọn. Nội dung nghiên cứu được<br />
thể hiện trong Hình 2.<br />
<br />
Hình 2. Nội dung nghiên cứu<br />
<br />
Phạm Ngọc Hòa<br />
<br />
54<br />
<br />
2.2. Phương pháp nghiên cứu<br />
2.2.1. Vật liệu nghiên cứu<br />
Nước thải được lấy từ ngăn cuối bể tự hoại tại ký túc xá<br />
(KTX) Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm Thành<br />
phố Hồ Chí Minh tọa lạc tại số 102-104-106 Nguyễn Quý<br />
Anh, phường Tân Sơn Nhì, quận Tân Phú. Thành phần tính<br />
chất nước thải được thể hiện trong Bảng 1.<br />
<br />
Mô hình thực tế và bố trí cấu trúc vật liệu trong mô hình<br />
được thể hiện trong Hình 3 và Hình 4.<br />
<br />
Bảng 1. Thành phần tính chất nước thải KTX Trường Đại học<br />
Công nghiệp Thực phẩm Thành phố Hồ Chí Minh<br />
<br />
A – Lớp đất thịt; B – Lớp cát vàng; C – Lớp sỏi 0,5x1 cm;<br />
D – Lớp đá 1x2 cm<br />
Hình 3. Cấu trúc lớp vật liệu sử dụng trong mô hình<br />
<br />
Chỉ tiêu<br />
<br />
Đơn vị<br />
<br />
Nồng độ<br />
<br />
pH<br />
<br />
-<br />
<br />
7,6 ± 0,3<br />
<br />
1<br />
<br />
COD<br />
<br />
mg/l<br />
<br />
150 ± 10<br />
<br />
2<br />
<br />
TN<br />
<br />
mg/l<br />
<br />
40 ± 5<br />
<br />
STT<br />
<br />
3<br />
<br />
TP<br />
<br />
mg/l<br />
<br />
6±2<br />
<br />
4<br />
<br />
Coliform<br />
<br />
CFU/100mL<br />
<br />
104 ± 103<br />
<br />
Thực vật sử dụng: Nghiên cứu này sử dụng 3 loại thực<br />
vật nước khác nhau nhằm đánh giá khả năng thích nghi<br />
cũng như hiệu quả xử lý của chúng đối với nước thải sinh<br />
hoạt. Cụ thể là dừa cạn, me đất hoa vàng và hoa mười giờ.<br />
Bảng 2. Thực vật sử dụng trong mô hình nghiên cứu<br />
Thực vật Me đất hoa vàng<br />
Tên<br />
khoa<br />
học<br />
Họ<br />
Nguồn<br />
gốc<br />
Mật độ<br />
cấy<br />
PP cấy<br />
<br />
Dừa cạn<br />
<br />
Hoa mười giờ<br />
<br />
Catharanthus<br />
Portulaca<br />
roseus (L.) G.<br />
grandiflora<br />
Don<br />
Chua me đất<br />
Trúc đào<br />
Rau sam<br />
(Oxalidaceae)<br />
(Apocynace)<br />
(Portulacace)<br />
Chiết từ thảm thực vật trồng tại sân trường Đại học<br />
Nông Lâm<br />
Oxalis<br />
corniculata L.<br />
<br />
35 cây/m2<br />
<br />
35 cây/m2<br />
<br />
35 cây/m2<br />
<br />
Cấy trực tiếp vào lớp đất<br />
<br />
- Thân cỏ, mọc<br />
bò sát đất.<br />
- Tốc độ sinh<br />
trưởng nhanh.<br />
Đặc<br />
- Là loại cây ưa<br />
điểm sống nơi đất ẩm<br />
hình<br />
và hơi chịu nóng.<br />
thái,<br />
- Tái tạo mỗi<br />
sinh lý năm từ hạt<br />
hình thái giống, có thể dễ<br />
dàng tái phát<br />
triển và sinh<br />
trưởng bởi hệ<br />
thống rễ ngầm<br />
<br />
- Cây thân cỏ.<br />
- Tốc độ sinh<br />
trưởng nhanh.<br />
- Cây mọc<br />
khoẻ, dễ trồng,<br />
ưa sáng, đất<br />
giàu dinh<br />
dưỡng, thoát<br />
nước tốt.<br />
- Nhân giống<br />
dễ dàng từ<br />
giâm cành.<br />
<br />
- Cây thân<br />
cỏ; cây thân<br />
mọng nước,<br />
nhỏ, nhiều<br />
nhánh.<br />
- Tốc độ sinh<br />
trưởng nhanh<br />
- Loài cây ưa<br />
nắng.<br />
- Nhân giống<br />
dễ dàng từ<br />
giâm cành.<br />
<br />
(a)<br />
(b)<br />
(1) Thùng chứa NT đầu vào<br />
(2) Thùng chứa NT sau xử lý<br />
Hình 4. Mô hình đất ngập nước sử dụng nhóm thực vật GR<br />
a) Mặt bằng mô hình<br />
b) Mô hình thực tế<br />
<br />
Mô hình được vận hành dưới dạng dòng chảy ngầm theo<br />
phương ngang vì nếu nước được duy trì dưới bề mặt lớp vật<br />
liệu sẽ có ít rủi ro về mùi hoặc sinh vật truyền nhiễm.<br />
Mô hình được đặt trong sân Trung tâm Thí nghiệm Thực hành, Trường Đại học Công nghiệp Thực phẩm<br />
Thành phố Hồ Chí Minh, tiếp xúc trực tiếp và đầy đủ với<br />
ánh nắng mặt trời, gió và nhiệt độ của môi trường tự nhiên.<br />
Vì vậy, đặc điểm khí hậu ở đây cũng được xem là đặc điểm<br />
chung của Thành phố Hồ Chí Minh.<br />
2.2.3. Vận hành mô hình<br />
Sau khi mô hình chạy thích nghi đảm bảo độ che phủ<br />
cũng như ổn định của nhóm thực vật ở lưu lượng 1 L/h, các<br />
thí nghiệm ở nội dung 1 và 2 được tiến hành theo các thông<br />
số vận hành thể hiện trong Bảng 3 và 4.<br />
Vị trí lấy mẫu: Mẫu đầu vào được lấy trực tiếp trong<br />
thùng chứa nước thải. Mẫu đầu ra sau xử lý được lấy tại<br />
ống dẫn nước đầu ra.<br />
Thời gian lấy mẫu: Được lấy vào mỗi buổi sáng sau khi<br />
kiểm tra mô hình hoạt động bình thường.<br />
Chỉ tiêu phân tích: COD, TN, TP, coliform. Riêng chỉ<br />
tiêu pH được đo trực tiếp tại mô hình.<br />
Bảng 3. Thông số vận hành nội dung 1<br />
<br />
Hình<br />
ảnh<br />
<br />
Những loại cây được chọn trên có những đặc tính rất phù<br />
hợp cho nghiên cứu này như phổ biến ở nước ta và có sức<br />
sống mãnh liệt, thích hợp với khí hậu nhiệt đới, có khả năng<br />
ứng dụng thực tế với nhiều quy mô khác nhau.<br />
2.2.2. Mô hình nghiên cứu<br />
Mô hình nghiên cứu được đặt tại phòng thí nghiệm gồm<br />
4 ô với kích thước mỗi ô là LxRxH = 1,0x0,2x0,4 (m), độ<br />
dốc mô hình 1-5%.<br />
<br />
Thông số<br />
<br />
Đơn vị<br />
<br />
Giá trị<br />
<br />
Lưu lượng nước vào<br />
<br />
L/h<br />
<br />
1,25<br />
<br />
Thời gian lưu<br />
<br />
Giờ<br />
<br />
24<br />
<br />
Tải trọng hữu cơ bề mặt<br />
<br />
kgCOD/ha.ngày<br />
<br />
225 ± 15<br />
<br />
pH<br />
<br />
-<br />
<br />
7,6 ± 0,3<br />
<br />
TN<br />
<br />
mg/L<br />
<br />
40 ± 4<br />
<br />
TP<br />
<br />
mg/L<br />
<br />
6±2<br />
<br />
Coliform<br />
<br />
CFU/100mL<br />
<br />
104± 103<br />
<br />
Ghi chú: Thể tích nước trong MH bằng 60% thể tích ô trồng.<br />
<br />
ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 5(126).2018, Quyển 1<br />
<br />
Bảng 4. Thông số vận hành nội dung 2<br />
Thông số<br />
<br />
Đơn vị<br />
<br />
Tải trọng hữu<br />
cơ bề mặt (L)<br />
<br />
Giá trị<br />
L1<br />
<br />
L2<br />
<br />
L3<br />
<br />
L4<br />
<br />
kg COD/<br />
ha.ngày<br />
<br />
180<br />
± 12<br />
<br />
225<br />
± 15<br />
<br />
300<br />
± 20<br />
<br />
360<br />
± 24<br />
<br />
Lưu lượng (Q)<br />
<br />
L/h<br />
<br />
1<br />
<br />
1,25<br />
<br />
1,67<br />
<br />
2,0<br />
<br />
Thời gian lưu<br />
(HRT)<br />
<br />
H<br />
<br />
30<br />
<br />
24<br />
<br />
18<br />
<br />
15<br />
<br />
pH<br />
<br />
-<br />
<br />
7,6 ± 0,3<br />
<br />
TN<br />
<br />
mg/L<br />
<br />
40 ± 4<br />
<br />
TP<br />
<br />
mg/L<br />
<br />
Coliform<br />
<br />
CFU/100 mL<br />
<br />
55<br />
<br />
cao nhất vào ngày thứ 9 - 78,2 % (nồng độ sau xử lý 34<br />
mg/L), trong khi các cây còn lại gồm cây me đất hoa vàng<br />
và cây dừa cạn cho hiệu quả xử lý cao nhất đạt 63,5% và<br />
72,9% (tương ứng với 40 và 58 mg/L). Các ngày còn lại<br />
hiệu quả xử lý của các mô hình giữ ổn định, hiệu quả xử lý<br />
đối với mô hình trồng cây hoa mười giờ, me đất hoa vàng<br />
và cây dừa cạn lần lượt là 77%, 72% và 63% (Hình 5).<br />
<br />
6±2<br />
104 ±<br />
<br />
103<br />
<br />
Các phương pháp được sử dụng trong nghiên cứu:<br />
▪ Phương pháp tổng quan tài liệu: Thu thập, tổng hợp<br />
các tài liệu nghiên cứu về tính chất nước thải sinh hoạt, các<br />
nghiên cứu về công nghệ xử CW với nhóm thực vật GR.<br />
▪ Phương pháp mô hình: Từ các nghiên cứu liên quan<br />
tiến hành xây dựng và vận hành mô hình CW với các thí<br />
nghiệm thích hợp.<br />
▪ Phương pháp phân tích: Các kỹ thuật lấy mẫu và phân<br />
tích các chỉ tiêu ô nhiễm hữu cơ được tiến hành theo tiêu<br />
chuẩn quốc tế - Standard Methods for the Examination of<br />
Water and Wastwater. Tất cả các số liệu, kết quả thí nghiệm<br />
được phân tích và xử lý bằng phần mềm Excel.<br />
3. Kết quả và bàn luận<br />
3.1. Xác định mô hình sử dụng loại thực vật GR trong xử<br />
lý nước thải sinh hoạt<br />
Trong nghiên cứu này, giai đoạn thích nghi được xác<br />
định khi hiệu quả xử lý COD của mô hình ổn định.<br />
Kết quả quan sát và phân tích cho thấy, đến ngày thứ<br />
34, hoa mười giờ và me đất hoa vàng đã che phủ toàn bộ<br />
diện tích trồng và hiệu quả xử lý COD của mô hình tương<br />
đối ổn định với hiệu quả đạt trên 70%. Tuy nhiên, ô trồng<br />
cây dừa cạn có hiệu suất giảm dần sau ngày thứ 40 (cây có<br />
dấu hiệu lá bị úa vàng và thối ngang thân).<br />
Sau quá trình chạy thích nghi, tiến hành với tải trọng<br />
225 kgCOD/ha.ngày (bắt đầu từ ngày 46 – 60). Kết quả<br />
nghiên cứu cho thấy:<br />
3.1.1. Khả năng xử lý COD<br />
Cơ chế loại bỏ COD của CW là nhờ vào quá trình phân<br />
hủy sinh học và lọc qua lớp vật liệu. Các quá trình hiếu khí,<br />
thiếu khí và kỵ khí tồn tại trong CW góp phần làm giảm<br />
lượng các bon trong CW. Hệ thống rễ cây tạo môi trường<br />
lý tưởng cho sự phát triển của các vi sinh vật. Phân hủy<br />
sinh học xảy ra khi chất hữu cơ hòa tan được khuếch tán<br />
vào lớp vi sinh bám dính trên phần thân ngập nước của thực<br />
vật, hệ thống rễ và vật liệu lọc [5].<br />
Với giá trị COD đầu vào dao động 150 ± 10 mg/L, giá<br />
trị pH đầu vào dao động từ 7,6 ± 0,3 thì ở cả 3 ô thực vật<br />
trong 3 ngày đầu chạy tải 225 kgCOD/ha.ngày còn chưa ổn<br />
định, hiệu quả xử lý dao động 60 - 65%, trong khi ô đối<br />
chứng chỉ đạt 40 - 50%.<br />
Trong các ngày còn lại, ô trồng cây hoa mười giờ cho<br />
thấy khả năng xử lý cao hơn các cây còn lại, đạt hiệu quả<br />
<br />
Hình 5. Biến thiên hiệu quả xử lý COD đối với các<br />
mô hình trồng các loại thực vật GR khác nhau<br />
<br />
3.1.2. Khả năng xử lý nitơ<br />
Đối với môi trường CW, càng xuống sâu lớp vật liệu<br />
thì lượng oxy hoà tan càng thấp dần, tạo điều kiện cho quá<br />
trình khử nitrat thành khí nitơ xảy ra.<br />
Với lượng TN đầu vào dao động từ 38 – 42 mg/L, sau<br />
khi qua mô hình cho thấy hiệu quả xử lý trung bình của các<br />
loại thực vật lần lượt là: hoa mười giờ - 61,1%, me đất hoa<br />
vàng - 52,5%, dừa cạn - 31,1 % (Hình 6). Từ ngày 10 đến<br />
ngày 14, dừa cạn có dấu hiệu vàng lá và chết dần. Hiện tượng<br />
này có thể là do nước ngập mô hình. Dừa cạn chịu được hạn<br />
vì có bộ rễ xâu và rộng, nhưng không chịu được úng.<br />
<br />
Hình 6. Biến thiên hiệu quả xử lý TN đối với các<br />
mô hình trồng các loại thực vật GR khác nhau<br />
<br />
Đối với cây hoa mười giờ, cây thích nghi tốt nên khả<br />
năng xử lý ổn định, ngày thứ 9 đạt giá trị cao nhất là khoảng<br />
63% (14,4 mg/L) so với ô đối chứng đạt 25,6% (29 mg/L).<br />
3.1.3. Khả năng xử lý phốt pho<br />
Hàm lượng tổng phốt pho (TP) cũng giảm ở ngăn đối<br />
chứng do sự lắng của các chất lơ lửng chứa phốt pho và sự<br />
tích lũy vào lớp vật liệu lọc. Kết quả này tương tự như<br />
nghiên cứu [6].<br />
Trong giai đoạn đầu của quá trình chạy thích nghi, các loại<br />
thực vật đang trong giai đoạn phát triển mạnh (diện tích che<br />
phủ chiếm hết toàn bộ diện tích bề mặt WR từ ngày thứ 23).<br />
Do đó, cây có nhu cầu dinh dưỡng cao hơn nên tốc độ sử dụng<br />
<br />
Phạm Ngọc Hòa<br />
<br />
56<br />
<br />
TP cao hơn. TP đầu vào và đầu ra đều thấp dưới 1,5 mg/L.<br />
Ở giai đoạn chạy tải 225 kgCOD/ha.ngày, hiệu suất xử<br />
lý TP và tốc độ khử TP của các thực vật tương đối ổn định.<br />
Hiệu suất xử lý TP cao nhất là ô trồng cây hoa mặt trời<br />
(55%), thứ hai là ô trồng cây me đất hoa vàng (50%), kế<br />
đến là ô trồng cây dừa cạn (24%), và cuối cùng là ô đối<br />
chứng (18%) (Hình 7).<br />
<br />
Hình 7. Biến thiên hiệu quả xử lý TP đối với các<br />
mô hình trồng các loại thực vật GR khác nhau<br />
<br />
Bảng 5 cho thấy, ô trồng cây hoa mười giờ là thực vật<br />
GR không những có khả năng thích ứng với điều kiện môi<br />
trường ngập nước tốt mà còn có khả năng xứ lý COD, TN,<br />
TP (P-PO43-) khá tốt so với 2 loại thực vật còn lại, làm cơ<br />
sở cho các thí nghiệm của nội dung 2.<br />
Bảng 5. Tóm tắt khả thích nghi và hiệu quả xử lý của<br />
thực vật ở nội dung 1<br />
Khả năng thích<br />
nghi (tỷ lệ sống<br />
của cây), %<br />
Hoa mười giờ<br />
100<br />
Me đất hoa vàng<br />
100<br />
Dừa cạn<br />
< 50<br />
Đối chứng<br />
Loại thực vật<br />
<br />
Hình 8 cho thấy hiệu quả xử lý không ổn định trong 5<br />
ngày đầu sau qua trình chạy thích nghi. Tuy nhiên, từ ngày<br />
thứ 6 trở đi quá trình xử lý diễn ra tương đối ổn định. Cụ<br />
thể, đối với tải trọng L1 đạt 77,1%; L2 đạt 82,4%, L3 đạt<br />
85,6%, L4 đạt 62% (Hình 8). Đối với tải L4, hiệu quả có<br />
xu hướng giảm dần do thời gian lưu thấp, dẫn đến khả năng<br />
xử lý của hệ không đạt hiệu quả tốt.<br />
Với giá trị nồng độ COD đầu vào là 150 ± 10 mg/L thì<br />
nồng độ COD đầu ra đều thấp hơn 100 mg/L và đạt mức<br />
tiêu chuẩn CITAI (2003) của châu Âu cho tái sử dụng trong<br />
bổ sung nguồn nước mặt, tái tạo cảnh quan đô thị cũng như<br />
tưới tiêu trong nông nghiệp, và tiêu chuẩn chất lượng nước<br />
tái sinh để tưới cây và rửa đường ở Đài Loan (TWEA) [7].<br />
3.2.2. Khả năng xử lý tổng nitơ<br />
Nồng độ TN đầu vào ở 4 tải thí nghiệm sau rất cao, dao<br />
động trong khoảng 30 - 46 mg/L. Ở giai đoạn thích nghi,<br />
hiệu suất khử TN của WR dao động từ 60 – 65%.<br />
Hình 9 cho thấy ở các ngày đầu, hiệu quả xử lý của mô<br />
hình còn chưa ổn định nên hiệu quả xử lý chưa cao. Sau<br />
ngày thứ 5, các tải trọng L1, L2, L3 cho hiệu quả xử lý<br />
tương đối định, với hiệu quả xử lý trung bình đạt từ 50 đến<br />
67%, so với ô đối chứng hiệu quả xử lý chỉ đạt 25%. Trong<br />
đó, tải L3 cho hiệu quả xử lý cao nhất, đạt 66,9%.<br />
Khi tiếp tục tăng tải trọng lên 360 kgCOD/ha.ngày<br />
(L4), thời gian lưu nước trong mô hình giảm xuống nên quá<br />
trình khử nitrat không triệt để, làm cho tốc độ khử TN có<br />
xu hướng giảm dần. Hiệu quả xử lý từ sau ngày 11 chỉ còn<br />
từ 31 đến 34%.<br />
<br />
Hiệu quả xử lý, %<br />
COD<br />
<br />
TN<br />
<br />
P-PO43-<br />
<br />
77<br />
72<br />
63<br />
48<br />
<br />
61,1<br />
52,5<br />
31,1<br />
24,9<br />
<br />
50<br />
44<br />
20<br />
15<br />
<br />
3.2. Đánh giá hiệu quả xử lý và xác định tải trọng vận<br />
hành thích hợp cho mục đích tái sinh<br />
3.2.1. Khả năng xử lý COD<br />
Với pH dao động ở mức 7 - 8 thì hiệu quả xử lý COD<br />
trung bình của cây hoa mặt trời đạt giá trị ổn định và cao<br />
nhất đối với tải trọng 300 kgCOD/ha.ngày (L3) - 85,6%,<br />
cao hơn 35,89% so với ô đối chứng (48,51%).<br />
<br />
Hình 8. Biến thiên hiệu quả xử lý COD đối với các<br />
mô hình trồng cây hoa mười giờ với 4 tải trọng khác nhau<br />
<br />
Hình 9. Biến thiên hiệu quả xử lý TN đối với các<br />
mô hình trồng cây hoa mười giờ với 4 tải trọng khác nhau<br />
<br />
3.2.3. Khả năng xử lý phốt pho<br />
Phốt pho là nguyên tố không thể thiếu trong toàn bộ quá<br />
trình sinh trưởng, phát triển của thực vật và là dưỡng chất<br />
cần thiết cho sự phát triển sinh khối của vi sinh vật. Ở hệ<br />
thống CW, cơ chế loại bỏ phốt pho bao gồm sự hấp thụ của<br />
thực vật, sự đồng hóa của các vi sinh vật sống bám trong<br />
vật liệu và rễ thực vật, sự hấp phụ của vật liệu lọc và các<br />
quá trình kết tủa với các ion kim loại tạo nên hợp chất muối<br />
phốt phát không tan.<br />
Ở giai đoạn thích nghi, tốc độ sử dụng phốt pho của<br />
thực vật tương đối thấp. Ở giai đoạn chạy tải trọng, hiệu<br />
quả xử lý phốt pho tăng dần đến tải L1 và bắt đầu có xu<br />
hướng giảm dần ở L4. Hiệu quả xử lý của tải L1, L2, L3 và<br />
L4 lần lượt là 47%, 51%, 61% và 20% (Hình 10). Tốc độ<br />
xử lý tăng dần từ L1 đến L3 và sau đó giảm mạnh ở L4.<br />
Điều này có thể giải thích bởi khả năng hấp phụ phốt pho<br />
<br />
ISSN 1859-1531 - TẠP CHÍ KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG, SỐ 5(126).2018, Quyển 1<br />
<br />
lên trên bề mặt vật liệu trong WR đã giảm dần theo thời<br />
gian và đến một mức nào đó sẽ trở nên bão hòa.<br />
<br />
Hình 10. Biến thiên hiệu quả xử lý TP đối với các<br />
mô hình trồng cây hoa mười giờ với 4 tải trọng khác nhau<br />
<br />
Đối với chỉ tiêu coliform cũng cho kết quả xử lý khá tốt<br />
ở tải L1, L2 và L3. Trong đó tải L3 cho hiệu quả xử lý cao<br />
nhất đạt 98,2% với giá trị đầu ra là 180 CFU.<br />
Qua đánh giá số liệu nghiên cứu khi tiến hành chạy mô<br />
hình CW với thực vật GR ở tải trọng 300 kgCOD/ha.ngày<br />
cho thấy, kết quả sau xử lý đạt hiệu quả khá cao, đạt QCVN<br />
14:2008/BTNMT, cột B.<br />
Bảng 6. Tương quan kết quả chạy mô hình với một số tiêu<br />
chuẩn chất lượng yêu cầu cho mục đích tái sinh<br />
<br />
Chỉ tiêu<br />
<br />
Đơn vị<br />
<br />
NT đầu ra CL yêu cầu CL yêu cầu<br />
MH CW (cây TB theo<br />
TB theo<br />
hoa mười N.P.Dân và<br />
TC US<br />
giờ) tải L3 cộng sự [8] EPA [9]<br />
<br />
pH<br />
<br />
-<br />
<br />
7,7 - 8,2<br />
<br />
5,8 - 8,6<br />
<br />
6-9<br />
<br />
COD<br />
<br />
mg/L<br />
<br />
20,0 ± 5,0<br />
<br />
< 30<br />
<br />
< 20<br />
<br />
TN<br />
<br />
mg/L<br />
<br />
12 ± 1,0<br />
<br />
< 15<br />
<br />
-<br />
<br />
TP<br />
<br />
mg/L<br />
<br />
2,5 ± 0,5<br />
<br />