Giáo trình Đánh giá khả năng xử lý nước rỉ rác của cỏ Vetiver trong điều kiện bổ sung chế phẩm sinh học em - Hồ Bích Liên

Nội dung text: Giáo trình Đánh giá khả năng xử lý nước rỉ rác của cỏ Vetiver trong điều kiện bổ sung chế phẩm sinh học em - Hồ Bích Liên

1. Journal of Thu Dau Mot University, No 5 (18) – 2014 ÑAÙNH GIAÙ KHAÛ NAÊNG XÖÛ LYÙ NÖÔÙC RÆ RAÙC CUÛA COÛ VETIVER TRONG ÑIEÀU KIEÄN BOÅ SUNG CHEÁ PHAÅM SINH HOÏC EM Hoà Bích Lieân Tröôøng Ñaïi hoïc Thuû Daàu Moät TÓM TẮT Việc khắc phục ô nhiễm do nước rỉ rác gây ra ở các khu vực chôn lấp, xử lý xác thải là yêu cầu cấp thiết trong bảo vệ môi trường. Có nhiều phương pháp khác nhau để xử lý nước rỉ rác, trong đó sử dụng thực vật là phương pháp đơn giản, chi phí thấp, thân thiện với môi trường và đang được ứng dụng nhiều trên thế giới. Nghiên cứu của chúng tôi đã kết hợp thực vật là cỏ vetiver (Vetiveria zizanioides L.) và chế phẩm sinh học (BI-CHEM® DC 1008 CB ) nhằm mục đích tìm ra phương pháp xử lý nước rỉ rác hiệu quả. Kết quả nghiên cứu đã cho thấy nhiệt độ và pH giữa các nghiệm thức thí nghiệm có sự biến động không nhiều với nhiệt độ biến động trong khoảng 27,5 – 290C và pH biến động trong khoảng 7,15 – 8,85; COD, N tổng, độ màu giảm nhiều nhất ở nghiệm thức xử lý bằng cỏ vetiver có bổ sung EM. Từ khóa: cỏ vetive, rỉ rác, chế phẩm sinh học * 1. Giới thiệu thấp, thân thiện với môi trường và đang được Hiện nay, lượng nước rỉ rác thải ra ứng dụng ở nhiều nước trên thế giới. hằng ngày ở các bãi chôn lấp là rất lớn, gây Có nhiều nghiên cứu đã sử dụng một số khó khăn cho việc xử lý cũng như gây ô loài thực vật như sậy, lục bình, bèo cái, cỏ nhiễm môi trường xung quanh khu vực bãi muỗi nhằm làm giảm tình trạng ô nhiễm chôn lấp, đặc biệt là gây ô nhiễm nguồn môi trường. Cỏ vetiver trong những năm nước ngầm và hậu quả là ảnh hưởng xấu tới gần đây được các nhà khoa học đánh giá là sức khỏe con người và các sinh vật khác. có tiềm năng cao trong cải tạo môi trường Chính vì thế mà vấn đề xử lý nước rỉ rác ở cũng như ứng dụng có hiệu quả trong công các bãi chôn lấp cũng phần nào trở nên vô tác bảo vệ môi trường. cùng cấp thiết. Có nhiều phương pháp để Một số nước trên thế giới như: Úc, xử lý ô nhiễm do nước rỉ rác gây ra như: Trung Quốc, Thái Lan đã áp dụng thành hóa học, hóa lý, sinh học – hiếu khí, sinh công cỏ vetiver để xử lý nước rỉ rác. Ở Việt học kị khí nhưng các phương pháp này Nam, việc ứng dụng cỏ vetiver trong xử lý đòi hỏi nhiều vốn đầu tư, kỹ thuật và công nước thải còn khá mới mẻ. Cỏ vetiver dùng nghệ phức tạp. để xử lý nước rỉ rác chỉ dừng lại ở các công Phương pháp sinh học (phytore- trình nghiên cứu, chưa có ứng dụng thực tế. mediation) ra đời vào năm 1991 đã khắc Nên vấn đề đặt ra là chọn một phương pháp phục được nhược điểm trên, là phương pháp nào đó để kết hợp với cỏ vetiver làm tăng sử dụng thực vật, thực hiện đơn giản, chi phí hiệu suất xử lý là rất cần thiết. Vì thế, đề tài 76
2. Tạp chí Đại học Thủ Dầu Một, số 5 (18) – 2014 “Đánh giá khả năng xử lý nước rỉ rác của . Thích nghi cỏ vetiver (Vetiveria zizanioides L.) trong – Sau 15 ngày dưỡng cây, tiến hành bổ điều kiện bổ sung chế phẩm EM” được tiến sung nước thải từ từ vào để cho cây thích hành nhằm mục đích tìm ra phương pháp nghi. Nồng độ nước thải là 5%. xử lý nước rỉ rác một cách hiệu quả, chi phí – Thời gian thích nghi là 15 ngày. thấp, không ảnh hưởng đến môi trường. 2.2.2. Bố trí thí nghiệm 2. Vật liệu và phương pháp nghiên Thí nghiệm được bố trí theo kiểu hoàn cứu toàn ngẫu nhiên gồm 4 nghiệm thức và 3 2.1. Vật liệu lần lặp lại. – Nước rỉ rác: lấy tại Xí Nghiệp Xử Lý Chất Thải Nam Bình Dương. Nước rỉ rác được pha loãng (25%) có hàm lượng các chất ô nhiễm đầu vào COD 522 (mg/l), nitơ tổng 224 (mg/l), độ màu 1.203, pH 8,35; nhiệt độ 28 (oC). – Cỏ vetiver là giống Vetiveria zizanioides L., 5 tháng tuổi, có nguồn gốc Hình 2.1.Sơ đồ bố trí thí nghiệm từ Hà Lan, được mua ở vườn thực nghiệm Nghiệm thức 1: Nghiệm thức đối Trung tâm Nghiên cứu và chuyển giao chứng, gồm 15 lít nước rỉ rác. Kí hiệu là khoa học và công nghệ – Trường Đại học NT 1.1. Nông Lâm thành phố Hồ Chí Minh. Nghiệm thức 2: Nước rỉ rác (15 lít) + – Chế phẩm sinh học EM: BI-CHEM® 15 cây cỏ Vetiver. Kí hiệu là NT 1.2. DC 1008 CB (thành phần: Bacillus subtilis, Nghiệm thức 3: Nước rỉ rác (15 lít) + Bacillus amyloliquefaciens, Bacillus mega- EM. Kí hiệu là NT 1.3. terium, Bacillus licheniformis, được mua tại Nghiệm thức 4: Nước rỉ rác (15 lít) + công ty TNHH TM–DV Nam Giang (133/11 15 cây cỏ Vetiver + EM. Kí hiệu là NT 1.4. Hồ Văn Huê, phường 9, quận Phú Nhuận, (Bổ sung 60g EM vào mỗi nghiệm thức thành phố Hồ Chí Minh). có chỉ tiêu EM). 2.2. Phương pháp nghiên cứu – Thời gian thí nghiệm là 4 tuần.11 Hệ thống – Tiến hành theo dõi và lấy mẫu nước sục khí Phương pháp nghiên cứu được tiến ở các nghiệm thức phân tích các chỉ tiêu. hành theo các giai đoạn sau: 2.2.3. Theo dõi thí nghiệm 2.2.1. Chuẩn bị vật liệu nghiên cứu Bảng 2.1. Các chỉ tiêu và phương pháp . Dưỡng cây theo dõi Chỉ tiêu theo Thời – Dưỡng cây trong xô nhựa 20 lít có STT Phương pháp chứa sẵn dung dịch dưỡng cây. Thành phần dõi gian dinh dưỡng trong dung dịch dưỡng cây Dùng thước dây đo từ NT 1.4 1 Chiều dài lá 1lần/tuần cổ rễ của cây đến chóp được pha theo công thức KNOP (Nguyễn lá cao nhất Ngọc Tân và Nguyễn Đình Huyên, 1981). Dùng thước dây đo từ 2 Chiều dài rễ 1lần/tuần – Thời gian dưỡng cây là 15 ngày. cổ rễ của cây đến chóp 77
3. Journal of Thu Dau Mot University, No 5 (18) – 2014 rễ dài nhất hơn nghiệm thức NT 1.4. Điều này có thể Tổng sinh khối Cuối thí 3 Cân là do ở nghiệm thức NT 1.2 chỉ có cỏ cỏ nghiệm vetiver còn ở nghiệm thức NT 1.4 ngoài cỏ 2 lần/ 4 pH Máy đo pH vetiver còn có thêm vi sinh vật nên ở tuần nghiệm thức 1.4 có sự cạnh tranh dinh 2 lần/ 5 Nhiệt độ Máy đo pH dưỡng giữa cỏ vetiver và vi sinh vật nên cỏ tuần 2 Phương pháp đun hoàn vetiver sinh trưởng và phát triển chậm hơn 6 COD lần/tuần lưu kín cỏ vetiver ở nghiệm thức 1.2. Tuy nhiên tốc Cuối thí độ sinh trưởng của cỏ vetiver không chênh 7 Nitơ tổng Phương pháp Kejldah nghiệm lệch nhau nhiều. Nên có thể kết hợp giữa cỏ Độ màu của Cuối thí Phương pháp quang 8 vetiver và chế phẩm để xử lý nước rỉ rác. nước rỉ rác nghiệm phổ hấp thu 3.2. Kết quả về chỉ tiêu nhiệt độ (oC) 2.2.4. Phân tích và xử lý số liệu Hình 3.1 cho thấy rằng, nhiệt độ của Tất cả số liệu chất lượng nước đầu vào nước rỉ rác ở các nghiệm thức ít có sự biến và đầu ra được phân tích và tính giá trị đổi, chỉ dao động trong khoảng 27,50C – trung bình và độ lệch chuẩn cho từng 0 29 C. Mức dao động của nhiệt độ này nghiệm thức bằng phần mền Minitab. Sử không ảnh hưởng đến sự sinh trưởng và dụng phần mềm MS Excel để vẽ đồ thị. khả năng xử lý của cỏ vetiver. Và nằm 3. Kết quả và thảo luận trong giới hạn chịu đựng của cỏ vetiver 3.1 Kết quả về sự sinh trưởng của cỏ cũng như giới hạn cho phép theo QCVN Vetiver trong thời gian thí nghiệm 24-2009. Bảng 3.1: Kết quả về sự sinh trưởng của cỏ Vetiver sau thời gian thí nghiệm Nghiệm NT 1.2 NT 1.4 thức Chỉ tiêu Trước Trước thí Sau thí Sau thí sinh thí nghiệm nghiệm nghiệm trưởng nghiệm Chiều dài lá TB 55 148 55 125 (cm) Hình 3.1: Biểu đồ sự biến đổi nhiệt độ giữa các nghiệm thức theo thời gian Chiều dài rễ TB 15 46 15 42 3.3. Kết quả về chỉ tiêu pH (cm) Qua hình 3.2, chúng tôi nhận thấy giá NT1.1 trị pH giữa các nghiệm thức có sự biến Tổng sinh NT1.2 khối tươi 47,1 127,56 46,5 113 động không nhiều từ 7,15 – 8,85, giá trị NT1.3 TB (g) pH này nằm trong giới hạn sinh trưởng và NT1.4 Qua bảng 3.1 chúng ta thấy rằng cả phát triển của cỏ vetiver và hệ vi sinh vật, NT1.1 chiều dài lá, chiều dài rễ và tổng sinh khối thuận lợi cho quá trình sinh hóa trong hệ NT1.2 tươi ở nghiệm thức NT 1.2 đều dài và lớn thống, không ảnh hưởng đến khả năng xử NT1.3 NT1.4 78
4. Tạp chí Đại học Thủ Dầu Một, số 5 (18) – 2014 lý của cỏ vetiver và nằm trong giới hạn 1.4, tiếp đến là nghiệm thức NT 1.3 và thấp cho phép ở cột A (pH từ 6-9) của QCVN nhất là nghiệm thức NT 1.2 bởi lẽ như vậy 24 -2009. là do ở nghiệm thức NT 1.4 có sự kết hợp giữa cỏ vetiver và vi sinh vật nên khả năng xử lý là cao nhất, nghiệm thức NT 1.3 tuy chỉ có nước thải và chế phẩm EM nhưng do vi sinh vật có khả năng sinh sản rất nhanh, đặc biệt trong điều kiện pH, nhiệt độ và có hệ thống sục khí đều thích hợp cho vi sinh vật phát triển, còn đối với nghiệm thức NT 1.2 do chỉ có cỏ vetiver mà hiệu quả xử lý của thực vật chậm hơn nên hiệu quả xử lý thấp nhất. Hình 3.2: Biểu đồ sự biến đổi giá trị pH giữa Trong bảng 3.2 chúng tôi nhận thấy các nghiệm thức theo thời gian hiệu suất xử lý COD ở nghiệm thức NT 1.4 3.4. Kết quả về chỉ tiêu hàm lượng là cao nhất với hiệu suất 83,62%, thứ hai là COD (mg/l) nghiệm thức NT 1.3 với hiệu suất 75%, Bảng 3.2: Hàm lượng COD biến đổi ở các thấp nhất là nghiệm thức NT 1.2 với hiệu nghiệm thức suất là 62,06%. Nước thải sau xử lý ở NT 1.4 đạt loại B theo QCVN 24-2009. Nghiệm thức NT 1.1 NT 1.2 NT 1.3 NT 1.4 3.5. Kết quả về chỉ tiêu nitơ tổng số Ngày Bảng 3.3: Hàm lượng nitơ tổng (mg/l) biến đổi giữa các nghiệm thức 25/5 580 1 580 1 580 1 580 1 Nghiệm 28/5 564 4 522 7 494 4 462 3 thức 2/6 564 7 505 10 468 2 409 4 NT 1.1 NT 1.2 NT 1.3 NT 1.4 9/6 576 3 452 10 420 5 370 8 Nitơ tổng 14/6 585 2 415 5 355 3 300 12 Đầu vào 234 1 234 1 234 1 234 1 (mg/l) 17/6 590 2 345 7 280 10 225 20 Đầu ra (mg/l) 200 2 29 6 27 7 22 2 20/6 605 5 298 2 210 9 187 7 Hiệu suất xử 25/6 625 10 220 8 145 11 95 17 14,52 87,6 88,46 90,59 lý (%) Hiệu Từ kết quả của bảng 3.3 chúng tôi nhận suất xử - 62,06 75 83,62 lý (%) thấy trong thời gian thí nghiệm hàm lượng Bảng 3.2 cho thấy hàm lượng COD ở nitơ tổng ở trong nước rỉ rác đều giảm các nghiệm thức NT 1.2, NT 1.3, NT 1.4 xuống. Tuy nhiên nồng độ giảm xuống giữa đều giảm xuống còn hàm lượng COD ở các nghiệm thức khác biệt không đáng kể. nghiệm thức NT 1.1 thì tăng lên từ 580 Hiệu suất xử lý cao nhất là nghiệm (mg/l) lên 625 (mg/l). Trong đó hàm lượng thức NT 1.4 với hiệu suất cao 90,59%, thứ COD giảm nhiều nhất là nghiệm thức NT hai là nghiệm thức NT 1.3 với hiệu suất 79
5. Journal of Thu Dau Mot University, No 5 (18) – 2014 88,46%, thứ ba là nghiệm thức NT 1.2 với độ màu giảm từ 1.228 xuống 245 và thấp hiệu suất 87,6% và thấp nhất là nghiệm nhất là nghiệm thức NT 1.2 độ màu giảm từ thức NT 1.1 với hiệu suất 14,52%. Nước rỉ 1.228 xuống còn 333. Điều này chứng tỏ rác sau khi xử lý ở nghiệm thức nghiệm rằng khi cỏ vetiver kết hợp với chế phẩm thức NT 1.2, NT 1.3, NT 1.4 đều đạt loại B EM thì hiệu quả xử lý sẽ tăng lên. (QCVN 25: 2009/BTNMT). 4. Kết luận 3.6. Kết quả về chỉ tiêu độ màu − Cỏ vetiver có khả năng sinh trưởng Bảng 3.4 Sự biến đổi về độ màu của nước rỉ và phát triển tốt trong nước rỉ rác pha loãng rác ở các nghiệm thức 25%. Mức độ sinh trưởng của cỏ vetiver Nghiệm trong nước rỉ rác có bổ sung chế phẩm EM thức không chênh lệch nhiều so với trong điều NT 1.1 NT 1.2 NT 1.3 NT 1.4 Độ kiện không bổ sung chế phẩm EM. Điều đó màu chứng tỏ có thể kết hợp giữa cỏ vetiver và Đầu vào 1.228 0,5 1.228 1 1.228 1 1.228 0,8 chế phẩm EM để xử lý nước rỉ rác. Đầu ra 1.320 10 333 3 245 7,5 69 6 − Nhiệt độ và pH giữa các nghiệm thức Hiệu có sự biến động không nhiều và nằm trong suất xử - 72,88 80,04 94,38 giới hạn cho phép theo QCVN 24 – 2009. lý (%) − Sự kết hợp giữa cỏ vetiver và chế Qua bảng 3.4 chúng tôi nhận thấy độ phẩm EM trong xử lý nước rỉ rác làm giảm màu ở nghiệm đối chứng (hay NT 1.1) tăng hàm lượng các chất ô nhiễm trong nước rỉ lên và có hiện tượng phú dưỡng hóa xảy ra rác nhiều hơn so với chỉ có cỏ vetiver. (từ 1.228 lên 1.320). Trong khi đó ở các Trong đó hiệu quả xử lý COD là 83.62%, nghiệm thức còn lại độ màu đều giảm nitơ tổng là 90,59%, độ màu là 94,80%. xuống. Cụ thể là nghiệm thức giảm nhiều Nước sau quá trình xử lý đạt loại B (theo nhất là nghiệm thức NT 1.4 độ màu từ 1.228 QCVN 24-2009). xuống 69, tiếp theo là nghiệm thức NT 1.3 * EVALUATION OF THE ABILITY TO HANDLE LEACHATE OF VETIVER GRASS WITH ADDED EM PROBIOTICS Ho Bich Lien Thu Dau Mot University ABSTRACT Overcoming the pollution caused by leachate from landfill and waste disposal areas is an urgent requirement for environmental protection. There are many different methods to treat leachate, in which the method used plants is simple with low cost, environmentally friendly and have been widely applied in the world. Our study combined vetiver grass (Vetiveria zizanioides L.) and the probiotics (BI-CHEM® DC 1008 CB) so as to find an effective leachate treatment method. The study results showed that the temperature and pH of the experiments were not much different with temperature ranged from 27.5 - 290C and pH ranged from 7.15 to 8.85. COD, total N, the largest decline in color was the experiment used vetiver grass supplemented with EM. 80
6. Tạp chí Đại học Thủ Dầu Một, số 5 (18) – 2014 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Võ Thị Mai Hương, Trần Thanh Tùng, Nghiên cứu chỉ tiêu sinh lý – hóa sinh và khả năng xử lý nước thải lò mổ của rau dừa nước (Jussiaea repens L.), Tạp chí Khoa học Đại Học Huế, số 48, 2008. [2] Đoàn Đức Lân, Chế phẩm EM − một sản phẩm độc đáo của công nghệ sinh học Nhật Bản, Khoa Sinh Hóa trường Đại Học Tây Bắc, 2005. [3] Nguyễn Đức Lượng, Nguyễn Thị Thùy Dương, Công nghệ sinh học môi trường, Tập 1 – Công nghệ xử lý nước thải, NXB Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh, 2003. [4] Nguyễn Đức Lượng, Nguyễn Thị Thùy Dương, Công nghệ sinh học môi trường, Tập 2 – Xử lý chất thải hữu cơ, NXB Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh, 2003. [5] Lương Đức Phẩm, Công nghệ xử lý nước thải bằng phương pháp sinh học, NXB Giáo dục, 2000. [6] Nguyễn Ngọc Tân, Nguyễn Đình Huyên, Sách tra cứu và tóm tắt về sinh lý thực vật, NXB Khoa học Kỹ thuật, 1981. [7] Ban soạn thảo quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước, 2009. QCVN 24 – 2009/BTNMT quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải công nghiệp. Bộ Tài nguyên và Môi trường, 2009. [8] EPA, Introduction to Phytoremediation. National Risk Management Research Laboratory Office of Research and Development U.S Environmental Protection Agency Cincinnati, Ohio 45268, 2000. [9] ITRC (Interstate Technology & Regulatory Council), Phytotechnology Technical and Regulatory Guidance and Decision Trees, Revised. PHYTO-3. Washington, D.C: Interstate Technology & Regulatory Council, Phytotechnologies Team, Tech Reg Update, 2009. [10] Teruo Higa, Technology of Effective Microorganisms: Concept and Phisiology. Royal Agricultural College, Cirencester, UK, 2002. 81