Ứng dụng cỏ vetiver (Vetiveria Zizanioides L.) xử lý ô nhiễm Nitrogen và Phosphor nguồn nước mặt

Chia sẻ: Sở Trí Tu | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Thêm vào BST

Báo xấu

18
lượt xem 1
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Bài viết "Ứng dụng cỏ vetiver (Vetiveria Zizanioides L.) xử lý ô nhiễm Nitrogen và Phosphor nguồn nước mặt" trình bày kết quả so sánh và đánh giá khả năng hấp thu các chất ô nhiễm dinh dưỡng bằng hệ thực vật cỏ vetiver (Vetiveria Zizanioides L.). Mời các bạn cùng tham khảo!

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Ứng dụng cỏ vetiver (Vetiveria Zizanioides L.) xử lý ô nhiễm Nitrogen và Phosphor nguồn nước mặt

ỨNG DỤNG CỎ VETIVER (VETIVERIA ZIZANIOIDES L.) XỬ LÝ Ô NHIỄM NITROGEN VÀ PHOSPHOR NGUỒN NƢỚC MẶT Nguyễn Công Mạnh1, Nguyễn Minh Kỳ2,*, Nguyễn Tri Quang Hƣng2, Phan Văn Minh1, Phan Thái Sơn3 1 Viện Công nghệ sinh học và Môi trường, Đại học Nông Lâm Tp. Hồ Chí Minh 2 Khoa Môi trường và Tài nguyên, Đại học Nông Lâm Tp. Hồ Chí Minh 3 Viện Môi trường và Tài nguyên, Đại học Quốc gia Tp. Hồ Chí Minh * Email: nmky@hcmuaf.edu.vn TÓM TẮT Bài báo trình bày kết quả so sánh và đánh giá khả năng hấp thu các chất ô nhiễm dinh dưỡng bằng hệ thực vật cỏ vetiver (Vetiveria Zizanioides L.). Mô hình nghiên cứu được thiết kế theo các nghiệm thức (i) - Tải trọng 1 (T1: 500mL/phút/m2) Vetiver (V1) + Đối chứng không trồng cây (C1); (ii) - Tải trọng 2 (T2: 1000mL/phút/m2) ứng với Vetiver (V2) + Đối chứng không trồng cây (C2). Kết quả nghiên cứu chỉ ra rằng, hiệu quả xử lý của tải trọng 1 đạt khá cao đối với các chất dinh dưỡng Nitrogen và Phosphor; lần lượt với hiệu quả xử lý TKN và N-NH4 là 70%, TP là 90% và PO43- là 60%. So sánh giữa các tải trọng với nhau cho thấy tải trọng T1 có hiệu quả xử lý tốt nhất và chỉ ra mức độ xử lý các chất gây ô nhiễm ở tải trọng 1 cao hơn tải trọng 2. Ngoài ra, trong cùng tải trọng hiệu quả xử lý các chất dinh dưỡng của nghiệm thức trồng cây thường cao hơn đối chứng không trồng cây (P
Bảng 1. Đặc tính của chất lượng nguồn nước trước xử lý Thông số chất lượng nước, mg/L Thí nghiệm P tổng PO43- TKN N-NH4 N-NO2 N-NO3 Tải trọng 1 1,13±0,4 0,06±0,02 50,39±12,2 29,77±2,7 0,01±0,01 0,08±0,03 Tải trọng 2 2,38±0,06 1,41±0,09 33,39±6,19 17,01±6,14 0,02±0,01 0,06±0,04 * Hệ thực vật: Dựa vào những kết quả của các nghiên cứu trước đây, cỏ vetiver (Vetiverria zizanioides L.) [11-14] đã được chọn lựa cho nghiên cứu. Cỏ được nhân giống trong Vườn sưu tập thủy sinh vật của Trường Đại học Nông Lâm. Những cây vetiver trưởng thành có thân chắc khoẻ với đường kính khoảng từ 0,5 đến 1cm được chọn lọc. Sau đó cắt bỏ hết lá, cắt thành từng đoạn có chiều dài từ 40 đến 50cm và có từ 4 đến 5 mắt để làm hom giống. Hom giống được chuyển sang khu vực ươm và ươm cho đến khi thành cây đã phát rễ và lá mới. Các cây mới mới sau đó được chuyển vào trồng trong các bể thí nghiệm để tiếp tục phát triển. 2.2. Thiết kế thí nghiệm Nghiên cứu được bố trí theo thiết kế thí nghiệm theo các tải trọng gồm các mức (level): 500mL/phút/m2 (T1) và 1000mL/phút/m2 (T2); cỏ Vetiver và không cây (đối chứng). Các số mã hóa của các nghiệm thức thí nghiệm tương đương gồm: (i)- Tải trọng 1 (T1) ứng với Vetiver (V1) + Đối chứng (C1). (ii)- Tải trọng 2 (T2) ứng với Vetiver (V2) + Đối chứng (C2). Mỗi tải trọng nghiên cứu được tiến hành trong 3 tuần với tần suất thu mẫu: 1 tuần/lần. Về bố trí hệ thống, nguồn nước được bơm lên bể chứa đặt trên cao 2,5m, cách mặt bể thí nghiệm 1,5m. Sơ đồ bố trí dòng chảy của thí nghiệm được trình bày trong hình bên dưới. Hình 1. Sơ đồ hệ thống bể thí nghiệm Hệ thống thí nghiệm gồm có 3 bể plastic, mỗi bể có thể tích 1000 L (1x 1 x 1m). Một bể được đặt trên cao làm bể cấp nước. Nước được phân phối xuống 02 bể thí nghiệm có chứa các lớp vật liệu lọc theo thứ tự từ dưới lên: đá 4 x 6 cm – dày 20 cm, đá (1x2cm) - dày 20cm, đá mi hạt lớn – dày 15cm, cát hạt lớn - dày 15cm. Độ rỗng của toàn khối vật liệu lọc là 40%. Dòng chảy qua bể thí nghiệm là dòng chảy thẳng đứng. Bể thí nghiệm gồm 1 trồng vetiver và 1 bể đối chứng có cùng cấu trúc giá thể lọc nhưng không được trồng cây. 941
2.3. Phƣơng pháp phân tích và xử lý số liệu Mẫu nước đầu vào được lấy tại đầu vào của bể thí nghiệm và các mẫu đầu ra (sau xử lý) được thu tại đầu ra của bể thí nghiệm. Cụ thể, ở mỗi thí nghiệm tải trọng thủy lực, mẫu nước được lấy tại bể chứa nước đầu vào và bể chứa nước đầu ra sau quá trình xử lý thông qua hệ thống van xả. Các mẫu nước được phân tích tại Trung tâm Công nghệ và Quản lý Môi trường và Tài nguyên, Trường Đại học Nông Lâm Tp. Hồ Chí Minh để xác định các thông số về chất lượng nước, bao gồm P tổng, PO43-, TKN, N-NH4, N-NO2, và N- NO3. Phương pháp phân tích chất lượng nước theo các tiêu chuẩn hiện hành của APHA và TCVN. Số liệu nghiên cứu được phân tích thống kê ANOVA với mức ý nghĩa giữa các nghiệm thức ở P
quả xử lý này là có thể so sánh được với các tác giả nghiên cứu khác với hàm lượng chất ô nhiễm tương tự về nitrogen và phosphor và có giá trị cao hơn [15-16]. 3.2. Hiệu quả xử lý của mô hình dòng chảy thẳng đứng với tải trọng 1000mL/phút/m2 (T2) Kết quả xử lý TP (total phosphorus) và PO43- được thể hiện ở Hình 3 trong thí nghiệm 2. Hàm lượng TP và PO43- trước xử lý tương ứng là 2,38±0,06 và 1,41±0,09 mg/L. Sau xử lý, đã có sự suy giảm các hàm lượng này trong cả đối chứng và thí nghiệm. Hàm lượng TP và PO43- tương ứng ở lô đối chứng là 2,37±0,32 và 1,13±0,15 mg/L, và trong nghiệm thức trồng vetiver là 1,76±0,10 và 1,07±0,06 mg/L. Hiệu quả xử lý TP và PO4 3- tương ứng trong lô đối chứng là 12,93±12,5 và 19,65±12,68%; trong nghiệm thức trồng vetiver là 25,91±3,67 và 23,69±5,98%. So sánh nghiên cứu trước chỉ ra hiệu quả chuyển hóa sang nitrate là 60% đối với dòng chảy đứng [17]. Kết quả sự biến đổi các hàm lượng của TKN, NH4-N và (NO2-N+NO3-N) ở đầu vào và đầu ra của thí nghiệm với tải trọng T2 được trình bày ở Hình 3. Hình 3. Hàm lượng chất dinh dưỡng trước và sau xử lý trong thí nghiệm T2 Hàm lượng của TKN, NH4-N và (NO2-N+NO3-N) ở đầu vào trong thí nghiệm tải trọng T2 cho cả đối chứng, vetiver lần lượt là 33,4±6,2; và 0,08±0,05 mg/L. Tại đầu ra ở lô đối chứng các giá trị của TKN, NH4-N và (NO2-N+NO3-N) lần lượt là 19,3±6,2; 10,8±4,2 và 8,7±1,9 mg/L; trong đó NO3-N là 8,0±1,7 mg/L. Các giá trị tương tự lần lượt ở lô trồng vetiver là 18,9±5,4; 11,3±4,6 và 9,4±0,2 mg/L, trong đó NO3-N là 8,5±0,2 mg/L. Nghiên cứu cho thấy hiệu quả xử lý TKN và NH4-N của lô thí nghiệm trồng vetiver so với lô đối chứng. Cụ thể, hiệu quả xử lý trong nghiệm thức trồng vetiver là 44±8% và 34±3%. Trong khi đó, các giá trị tương ứng trong lô đối chứng là 43±8% và 37±5%. Như vậy, đã ghi nhận được sự biến động lớn trong hiệu quả xử lý TKN và NH4-N trong cả lô đối chứng và thí nghiệm. Việc xử lý nitrogen và phosphor trong hệ thống wetland là có phần đóng góp của sự hấp thu của cây trồng trong hệ thống [18]. Sự hiện diện của cây trồng đã làm gia tăng hiệu quả xử lý nitrogen và phosphor thông qua chủ yếu là nhờ màng sinh học được hình thành ở quanh bộ rễ. Theo Vyzamal (2010), đất ngập nước kiến tạo là hệ thống nhân tạo được thiết kế và sử dụng các quá trình tự nhiên dưới tác dụng của thực vật, đất và là tập hợp các yếu tố tác động qua lại của vi sinh vật tham gia vào việc xử lý nước thải [10]. Wang và cs. (2011) [19] cũng đã ghi nhận hoạt động phân hủy phosphor của vi sinh vật ở thí nghiệm có trồng cây luôn cao hơn đối chứng không trồng cây. Khi so sánh hiệu quả xử lý giữa các tải trọng thủy lực trong thí nghiệm thấy rằng, tải trọng T1 có hiệu quả cao. Hiệu quả xử lý giữa có cây và không cây cho thấy nghiệm thức có trồng cây xử lý TP tốt hơn. Đối với TKN, so sánh giữa các tải trọng với nhau cho thấy tải trọng T1 có hiệu quả xử lý tốt nhất (74%), đồng thời so sánh giữa đối chứng và trồng cây cho thấy hiệu quả xử lý trong lô thí nghiệm có trồng cây cao hơn. 943
Nhìn chung, trong cùng tải trọng, hiệu quả xử lý nitrogen của nghiệm thức trồng cây thường cao hơn đối chứng không trồng cây (P
[13] Effendi H., Delis P.C., Krisanti M., Hariyadi S., 2015. The performance of nile tilapia (Oreochromis niloticus) and vetiver grass (Vetiveria zizanioides) concurrently cultivated in aquaponic system. Adv Environ Biol. 9(24): 382–388. [14] Badejo, A.A., Omole, D.O. & Ndambuki., 2018. Municipal wastewater management using Vetiveria zizanioides planted in vertical flow constructed wetland. J.M. Appl Water Sci. 8: 110. [15] Brix, H., Arias, A.C., 2005. The use of vertical flow constructed welands for on-site treatment of domestic wastewater: New Danish guidelines. Ecological Engineering. 25: 491-500. [16] Zurita, F.D.A., 2009. Treatment of domestic wastwater and production of commercial flower. Ecological Engineering. 35(5): 861-869. [17] Prochaska, C.A., Zouboulis, A.I., Eskridge, K,M., 2007. Performance of pilot-scale vertical-flow constructed wetlands, as affected by season, substrate, hydraulic load and frequency of application of simulated urban sewage. Ecological Engineering. 31: 57-66. [18] He, Q., Mankin, K., 2002. Performance variation of COD and removal of nitrogen removal by vegetated submerged bed wetlands. Journal American Water Resource Association. 38: 1679-1689. [19] Wang, R., Baldy, V., Perissol, C., Korboulewsky, N., 2012. Influence of plants on microbial activity in a vertical dowflow wetland system treating waste activated sludge with high organic matter concentrations. Journal of environmental Management. 95: S158-S164. 945