MỞ ĐẦU 1.1 TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Nước rỉ rác từ bãi chôn lấp (còn gọi là nước rác) đang là vấn đề nhức nhối trong xã hội về mặt môi trường và mỹ quan. Nước rỉ rác có nồng độ chất ô nhiễm cao nên có khả năng gây ô nhiễm nguồn nước mặt, nước dưới đất và ô nhiễm đất. Thành phần và lưu lượng nước rỉ rác biến động theo mùa và theo thời gian chôn lấp nên dây chuyền xử lý nước rác cũng sẽ thay đổi theo thời gian dẫn đến nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn môi trường thải ra sông, rạch vẫn còn rất hạn chế trong khi lượng nước rỉ rác tại các BCL thì tiếp tục tăng lên. Các giải pháp xử lý hiện nay chỉ mang tính tình thế và cầm chừng.
Việc tìm ra các giải pháp xử lý nước rỉ rác cho các bãi chôn lấp, thỏa mãn các điều kiện kinh tế, kỹ thuật và điều kiện sinh thái tại nước ta là một bài toán rất cấp thiết. Cỏ Vetiver trong những năm gần đây được các nhà khoa học đánh giá cao, ứng dụng có hiệu quả trong công tác bảo vệ môi trường. Tiềm năng từ cỏ Vetiver là rất lớn. Trên thế giới một số nước đã áp dụng thành công cỏ Vetiver để xử lý nước rỉ rác.
Ở Việt Nam những ứng dụng này còn khá mới, dùng cỏ xử lý nước rỉ rác chỉ dừng lại ở các công trình nghiên cứu, trong thực tế thì chưa đáng kể, một phần là do sự khác biệt ở tính chất nước rỉ rác Việt Nam (phân loại tại nguồn chưa tốt, nói cách khác là chưa có địa phương nào phân loại rác tại nguồn nên thành phần nước rỉ rất phức tạp). Đó là lý do đề tài “Nghiên cứu khả năng xử lý nước rỉ rác của Bãi Chôn Lấp Rác Gò Cát trên mô hình đất ngập nước có dòng chảy bên dưới” được thực hiện, nhằm nghiên cứu khả năng xử lý của cỏ Vetiver đối với nước rỉ rác, góp phần tìm lời giải cho bài toán ô nhiễm môi trường do nước rỉ rác.2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU Nghiên cứu khả năng xử lý nước rỉ rác của cỏ Vetiver với nồng độ pha loãng khác nhau trên mô hình đất ngập nước trong điều kiện Việt Nam. Ứng dụng cho trường hợp điển hình ở Tp.HCM: Nước rỉ rác bãi rác Gò Cát.3 PHẠM VI NGHIÊN CỨU Địa điểm lấy mẫu: Bãi Chôn Lấp Rác Gò Cát thuộc Quận Bình Tân – Tp. Thời gian nghiên cứu: từ 5/10/2007 đến 28/12/2007.
Đối tượng nghiên cứu: Xử lý nước rỉ rác bằng cỏ Vetiver - Thực hiện trên mô hình đất ngập nước có dòng chảy bên dưới.4 PHƯƠNG PHÁP THỰC HIỆN Phương pháp luận Trên cơ sở thông tin, số liệu đã có kết hợp với khảo sát thực địa, thử nghiệm sử dụng cỏ Vetiver trên mô hình đất ngập nước có dòng chảy bên dưới (Subsurface flow Constructed Wetland). Từ đó, tìm ra khả năng xử lý nước rỉ rác của cỏ Vetiver với nồng độ pha loãng khác nhau trên mô hình đất ngập nước trong điều kiện Việt Nam. Phương pháp nghiên cứu Phương pháp thu thập thập số liệu, tổng hợp thông tin; Phương pháp khảo sát thực địa; Phuơng pháp nghiên cứu thực nghiệm; Phương pháp phân tích mẫu vật; Phương pháp xử lý, đánh giá số liệu và chuyển tải thông tin; Phương pháp chuyên gia.5 NỘI DUNG CỦA ĐỀ TÀI Để đạt được những mục đích trên, các nội dung nghiên cứu sau đây được thực hiện: Thu thập số liệu và tổng hợp thông tin: Thu thập các số liệu về thành phần nước rỉ rác trên thế giới và Việt Nam; Thu thập và tổng hợp các kết quả nghiên cứu và vận hành thực tế các quá trình xử nước rỉ rác trên thế giới và tại Việt Nam; Thu thập các thông tin, số liệu về điều kiện tự nhiên, hiện trạng môi trường của bãi rác Gò Cát; thành phần, tính chất của nước rỉ rác Gò Cát; Thu thập các thông tin về đặc tính hình thái, sinh lý, sinh thái, tính di truy ền của cỏ Vetiver; Thu thập thông tin về lợi ích của cỏ Vetiver; Tổng hợp các nghiên cứu đã có về việc ứng dụng cỏ Vetiver trên thế giới và Việt Nam. Tiến hành khảo sát thực tế: Khảo sát hiện trạng chôn lấp rác tại BCL Gò Cát; Khảo sát dây chuyền công nghệ xử lý nước rỉ rác của BCL Gò Cát, lấy mẫu phân tích thành phần nước rỉ rác trước và sau xử lý của các hệ thống xử lý; Đánh giá công nghệ và hiệu quả xử lý của các hệ thống xử lý nước rỉ rác tại một số BCL đang hoạt động.
Nghiên cứu thực nghiệm: Xác định cách bố trí thí nghiệm cho hợp lý. Xác định vật liệu thí nghiệm. Xác định thời gian dưỡng cỏ, thời gian thích nghi và thời gian thí nghiệm phù hợp. Trang 2 Xác định nồng độ pha loãng nước rỉ rác: 5%, 10%, 15%, 20%.
Mẫu đối chứng: không trồng cỏ, chỉ tưới nước rỉ rác với các nồng độ 5%, 10%, 15%, 20%. Dựng mô hình đất ngập nước có sử dụng cỏ Vetiver. So sánh khả năng xử lý nước rỉ rác có và không có sử dụng Vetiver trên mô hình đất ngập nước. - Thí nghiệm ở 5 chỉ tiêu: pH, BOD 5 , COD, NH 3 , TKN.
- Thí nghiệm kiểm tra lượng nước bốc hơi. Theo dõi sự tăng trưởng của cỏ Vetiver theo từng nồng độ nước rỉ rác pha loãng khác nhau. Kiểm tra sinh khối sau thí nghiệm. Đánh giá hiệu quả xử lý các chất ô nhiễm của cỏ Vetiver.
Phân tích mẫu: Số lần thu mẫu: Tiến hành lấy mẫu trong 5 tuần với tần suất 1 lần/tuần, tuần thứ 6 lấy mẫu với tần suất 1 lần/ngày. Thời gian lấy mẫu lần đầu tiên là sau 8 tuần từ khi bắt đầu trồng cỏ. Các chỉ tiêu phân tích: pH, BOD 5 , COD, N – NH 3 , TKN dựa theo tài liệu “Standard methods for examination water and wastewater”. Địa điểm phân tích: Phòng thí nghiệm Khoa Môi trường, truờng Đại học Bách Khoa TP.HCM và Trung tâm phân tích Môi trư ờng – Viện Công nghệ sinh học và Công nghệ Môi trường – Đại học Nông Lâm Tp.
Xử lý, đánh giá số liệu và chuyển tải thông tin: Sau khi tiến hành phân tích và có các số liệu thô (thể tích FAS 0.1N, thể tích H 2 SO 4 0.), bằng cách sử dụng các công cụ tính toán, ta được các số liệu thể hiện mức độ của mẫu (nồng độ COD, BOD, N – NH 3 ,. Phân tích nguyên nhân và giải thích kết quả từ số liệu đã tính toán. Đề xuất công nghệ xử lý phù hợp cho nước rỉ rác. Đánh giá hiệu quả kinh tế.
Viết báo cáo tổng hợp. Phương pháp phân tích tổng hợp và lồng ghép trong việc viết báo cáo tổng hợp đề tài.6 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN 1. Ý nghĩa khoa học Tìm ra được nồng độ nước rỉ rác xử lý thích hợp nhất để trồng cỏ Vetiver. Thông qua nghiên cứu của đề tài sẽ bổ sung thêm những phương cách xử lý ô nhiễm môi trường bằng con đường sinh học nói chung, cũng như một hướng xử lý nước rỉ rác bằng thực vật nói riêng – thân thiện với môi trường, mang tính kinh tế cao và đảm bảo mỹ quan đô thị.
Trang 3 Tìm ra được quy trình xử lý nước rỉ rác bằng phương pháp sinh học phù hợp với điều kiện kinh tế của nước ta và phù hợp với quy mô xử lý nước rỉ rác ở các địa phương. Ý nghĩa thực tiễn Hiệu quả của việc tìm ra nồng độ thích hợp để trồng cỏ Vetiver sẽ hạn chế tối đa việc đầu tư áp dụng vào thực tế (trồng cỏ, dưỡng cỏ, số lượng cỏ cung ứng) không hiệu quả, lãng phí. Trang 4 CHƯƠNG 2 TỔNG QUAN VỀ CỎ VETIVER VÀ ĐẤT NGẬP NƯỚC 2.1 GIỚI THIỆU VỀ CỎ VETIVER Cỏ Vetiver có tên khoa học là Vetiverria zizanioides (Linn) Nash, thuộc họ Graminae (Poaceae), tông Andropogoneae. Vetiverria theo tiếng Tamil có nghĩa “rễ được đào lên”, zizanioides là “bên bờ sông”, do nhà phân loại học người Thụy Điển Carolus Linnaeus đặt năm 1771.1 Nguồn gốc Chưa xác định được chính xác.
Hầu hết các nhà thực vật học cho rằng đây là loài bản địa ở miền Bắc Ấn Độ. Người ta tạm thời kết luận loài cây này sống ở vùng nhiệt đới và á nhiệt đới trên những đồng bằng Nam Ấn, Bangladesh và Myanmar 2.2 Môi trường sống tự nhiên Cỏ Vetiver mọc ở những vùng thấp, ẩm như trong các đầm lầy, đất ngập nước.3 Phân loại Cỏ Vetiver gồm 11 loài phân bố rộng rãi như Châu Á, Châu Phi, bán đảo Đông Dương và Châu Úc.1 Các loài cỏ Vetiver STT Loài Nơi phân bố 01 V.) Ohwi Nhật Bản 03 V. Hubbard New Guinea, Úc (Queensland) 04 V. fulvibarbis stapf Trung và Đông châu Phi 05 V.
Et McCann Ấn Độ 07 V. Camus Đông Nam Á 08 V. nigritana stapf Trung và Đông châu Phi 09 V. zizannioides Nash Trung và Đông Nam Á (Nguồn: Trương và Bake, 2000) Tất cả đều là loại cỏ lưu niên.
Trong hệ thống Vetiver, chỉ có V. nemoralis là có nhiều công dụng trong cuộc sống như chống xói mòn, làm thực phẩm, nguyên liệu… nên được ứng dụng nhiều nhất. Trong khi Vetiverrria zizanioides phân Trang 5 bố ở hầu hết các vùng nhiệt đới thì Vetiverrria nemoralis có mặt chỉ ở khu vực Đông Nam Á (Thái Lan, Lào, Camphuchia, Việt Nam). Cả hai đều phát triển trong điều kiện tự nhiên, khắp các địa hình và cao độ.
Khác biệt chính giữa giố ng V. zizanioides và giống V. nemoralis là giống V. zizanioides mọc cao, to, thân cứng và khỏe hơn, bộ rễ dày hơn và mọc sâu hơn, lá rộng hơn và có sống màu xanh nhạt ở giữa (Ảnh 1-3).
Trong phạm vi nghiên cứu của đề tài, cỏ Vetiver dùng để chỉ loài Vetiverria zizanioides. nemoralis Xanh nhạt hơn V. zizanioides (phải) Trang 6 Hình 2.3 Rễ cỏ Vetiver: V.4 Rễ cỏ Vetiver trong đất (trái và giữa) và trong nước (phải) 2.4 Đặc điểm hình thái của cỏ Vetiver Nhìn tổng thể, cỏ Vetiver giống như một bụi sả to, mọc thẳng đứng, các thân cây xếp sát vào tạo thành khóm dày đặc, vững chắc, có thể đạt chiều cao 3m trong điều kiện thuận lợi. Chồi ngọn Nằm sâu dưới lớp đất mặt vài centimet.
Đây là các mô tế bào đang phát triển, phần lớn là các điểm gút của thân rễ. Các thân rễ này ngắn (khoảng 1 cm), thường mọc mới ngay trên chúng. Đây là lý do cỏ Vetiver mọc thành cụm và không lan rộng trên mặt đất. Những chồi non phát triển từ phần cổ rễ dưới mặt đất khiến cỏ Vetiver chống chịu được lửa cháy, sương, gió, sự giẫm đạp của người đi lại và chăn thả gia súc.
Thân Thân cỏ mọc thẳng đứng, cao trung bình 0.5 - 1,5m, rất cứng, chắc. Phần thân trên không phân nhánh, phần dưới đẻ nhánh rất mạnh.