Bối cảnh và vấn đề nghiên cứu
Sự gia tăng chất thải sinh hoạt và chất thải chăn nuôi là một thách thức môi trường phổ biến tại các vùng nông thôn Việt Nam trong quá trình phát triển kinh tế và hiện đại hóa. Tại xã Nhật Quang, huyện Phù Cừ, tỉnh Hưng Yên, phần lớn nước thải phát sinh từ các hộ gia đình và hoạt động chăn nuôi chưa qua hệ thống thu gom hay trạm xử lý chuyên biệt mà thoát chung vào hệ thống mương rãnh dẫn trực tiếp ra ao, hồ, kênh rạch tự nhiên. Thực trạng này gây ô nhiễm nguồn nước mặt cục bộ, phát sinh mùi hôi và ảnh hưởng đến cảnh quan sinh thái địa phương. Trong bối cảnh kinh phí đầu tư xây dựng các trạm xử lý nước thải công nghiệp tập trung còn hạn chế, các giải pháp sinh thái chi phí thấp, dễ vận hành, tận dụng điều kiện tự nhiên sẵn có được ưu tiên nghiên cứu. Thực tế tại địa bàn cho thấy nhiều hộ chăn nuôi đã thả bèo lục bình trong ao hồ để làm thức ăn gia súc và nhận thấy nguồn nước nơi thả bèo có độ trong cao hơn, giảm thiểu mùi hôi. Từ cơ sở thực tiễn đó, tác giả Nguyễn Thị Hà thực hiện khóa luận tốt nghiệp nhằm đánh giá khoa học khả năng làm sạch nước thải sinh hoạt của bèo lục bình tại địa phương.
Mục tiêu chung của nghiên cứu là cung cấp cơ sở khoa học cho việc ứng dụng thực vật thủy sinh (bèo lục bình) trong xử lý nước thải sinh hoạt, góp phần thúc đẩy các nghiên cứu công nghệ sinh thái tại khu vực nông thôn. Các mục tiêu và nhiệm vụ cụ thể được văn bản xác định gồm:
- Đánh giá tình hình ô nhiễm nước thải sinh hoạt tại xã Nhật Quang, huyện Phù Cừ, tỉnh Hưng Yên.
- Xác định vai trò chỉ thị và cơ chế xử lý nước thải của bèo lục bình.
- Nghiên cứu, đánh giá hiệu quả xử lý các chỉ tiêu ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt bằng bèo lục bình qua mô hình thực nghiệm.
- Đề xuất một số phương án sử dụng hợp lý bèo lục bình nhằm nâng cao hiệu quả làm sạch nước và quản lý sinh khối.
Đối tượng nghiên cứu của khóa luận là loài thực vật thủy sinh bèo lục bình (Eichhornia crassipes), nước thải sinh hoạt thu gom từ khu dân cư và các thông số chất lượng nước gồm: pH, độ đục, tổng chất rắn lơ lửng (TSS), nhu cầu oxy hóa học (COD), nhu cầu oxy sinh hóa (BOD5), amoni ($NH_4^+$) và tổng photpho (P tổng). Phạm vi không gian nghiên cứu được thực hiện tại địa bàn xã Nhật Quang, huyện Phù Cừ, tỉnh Hưng Yên. Bố trí thực nghiệm tại gia đình; công tác lưu trữ và phân tích mẫu nước được thực hiện tại Phòng thí nghiệm phân tích chất lượng nước (Trường Đại học Khoa học Tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội) và Phòng thí nghiệm thực hành phân tích môi trường nhà T6 (Trường Đại học Lâm nghiệp). Phạm vi thời gian nghiên cứu diễn ra trong gần 3 tháng (từ ngày 22/02/2016 đến ngày 30/05/2016).
Cơ sở lý thuyết và phương pháp
Khóa luận xây dựng trên cơ sở lý thuyết xử lý nước thải bằng thực vật thủy sinh (phytoremediation) trong điều kiện tự nhiên. Về mặt sinh học, bèo lục bình (Eichhornia crassipes) là loài thực vật thân mềm, trôi nổi, có tốc độ nhân đôi sinh khối nhanh (khoảng 14 ngày) và bộ rễ chùm phát triển dài tới 1 m buông trong nước. Hệ rễ này vừa đóng vai trò như một màng lọc cơ học giữ lại các hạt cặn lơ lửng, vừa là giá thể cho các màng vi sinh vật hiếu khí và kỵ khí bám dính để phân giải các chất hữu cơ hòa tan. Quá trình loại bỏ các chất ô nhiễm trong nước thải qua hệ thống bèo lục bình diễn ra thông qua các cơ chế liên hoàn: tích lũy chất ô nhiễm vào sinh khối rễ và thân lá; vi sinh vật phân hủy hiếu khí/kỵ khí làm giảm BOD và COD; quá trình nitrat hóa (với sự tham gia của vi khuẩn Nitrosomonas, Nitrococcus, Nitrogloea, Nitrospira, Nitrobacter), phản nitrat hóa (denitrat hóa) giải phóng khí $N_2$ và sự hấp thu amoni, nitrat của rễ; quá trình hấp phụ, kết tủa và hấp thụ phosphat của thực vật và vi khuẩn.
Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm được tiến hành thông qua việc thiết lập các mô hình bể tĩnh có kiểm soát, kết hợp khảo sát thực địa và phân tích hóa lý phòng thí nghiệm:
- Phương pháp thu thập và chuẩn bị mẫu: Nước thải sinh hoạt được thu gom đại diện từ 5 hộ gia đình tại xã Nhật Quang, trộn đều và pha loãng với 30% nước ao mặt để mô phỏng tính chất nước thải mương hở nông thôn. Bèo lục bình được thu hái tại ao địa phương, chọn các cá thể có kích thước trung bình đang trong giai đoạn sinh trưởng mạnh, rửa sạch bùn bám và loại bỏ lá úa, rễ hư hại trước khi thả vào bể.
- Bố trí mô hình thực nghiệm: Sử dụng 3 thùng chứa nhựa có kích thước $48 \times 33 \times 25\text{ cm}$, mỗi thùng nạp 20 lít nước thải đã chuẩn bị, bố trí theo 3 công thức:
- Công thức 1 (Mô hình đối chứng - ĐC): 20 lít nước thải sinh hoạt, không thả bèo lục bình (độ che phủ 0%).
- Công thức 2 (Mô hình thí nghiệm 1 - TN1): 20 lít nước thải sinh hoạt + bèo lục bình với độ che phủ bề mặt 70%.
- Công thức 3 (Mô hình thí nghiệm 2 - TN2): 20 lít nước thải sinh hoạt + bèo lục bình với độ che phủ bề mặt 90% (văn bản cũng ghi nhận mức 95% ở phần bố trí).
- Kế hoạch lấy mẫu: Mẫu nước được lấy thành 4 đợt để theo dõi diễn biến xử lý: đợt 1 phân tích nước đầu vào trước xử lý (ngày 25/02/2016), đợt 2 sau 30 ngày (ngày 25/03/2016), đợt 3 sau 35 ngày (ngày 30/03/2016) và đợt 4 sau 40 ngày (ngày 04/04/2016). Mỗi đợt lấy 3 mẫu tương ứng với 3 mô hình.
Phương pháp phân tích các chỉ tiêu chất lượng nước tuân thủ theo các Tiêu chuẩn Việt Nam (TCVN) và tiêu chuẩn quốc tế tương đương:
| Chỉ tiêu | Phương pháp phân tích / Thiết bị đo | Tiêu chuẩn áp dụng |
|---|---|---|
| pH | Đo trực tiếp bằng điện cực đo pH | TCVN 6492-1999 (ISO 10523) |
| Độ đục | Máy đo độ đục quang học Micro TPI (Lovibond - Đức) | TCVN 6184:1996 (ISO 7027:1990) |
| Tổng chất rắn lơ lửng (TSS) | Phương pháp khối lượng (lọc qua giấy lọc sợi thủy tinh, sấy ở $105^\circ\text{C}$) | Phân tích trọng lượng |
| Oxy hòa tan (DO) và BOD5 | Phương pháp chai đo ủ 5 ngày ở $20^\circ\text{C}$ trong buồng tối, hệ số pha loãng $F=30$ | Công thức: $\text{BOD}_5 = F(\text{DO}_0 - \text{DO}_5)$ |
| Nhu cầu oxy hóa học (COD) | Phương pháp đun hồi lưu kín bằng Kali dicromat ($K_2Cr_2O_7$) xúc tác $Ag_2SO_4/HgSO_4$ ở $150^\circ\text{C}$ trong 2 giờ, chuẩn độ lượng dư bằng muối Mohr với chỉ thị feroin | TCVN 6491-1999 (ISO 6060-1989) |
| Amoni ($NH_4^+$) | Đo trắc quang ở bước sóng 410 nm sau khi tạo phức màu với thuốc thử Nessler và muối Seignette | Đo quang phổ hấp thụ phân tử |
| Tổng photpho (P tổng) | Vô cơ hóa bằng $H_2SO_4$ và $K_2S_2O_8$, tạo phức màu xanh molipden với amoni molipdat và axit ascorbic, đo quang ở bước sóng 880 nm | Phương pháp so màu |
Kết quả phân tích được tổng hợp và đối chiếu với Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải sinh hoạt QCVN 14:2008/BTNMT (Cột A - quy định giá trị giới hạn các thông số ô nhiễm khi xả vào nguồn nước dùng cho mục đích cấp nước sinh hoạt).
Nội dung chính theo từng chương
Đặt vấn đề và Chương 1: Tổng quan vấn đề nghiên cứu
Chương 1 hệ thống hóa các khái niệm, nguồn gốc, thành phần lý - hóa - sinh của nước thải sinh hoạt, chia tách cụ thể thành hai nguồn phát sinh chính: nước thải từ khu vực vệ sinh (chứa phân, nước tiểu, vi sinh vật gây bệnh, amoni, hữu cơ) và nước thải từ khu vực sinh hoạt gia đình (nước rửa nhà bếp chứa dầu mỡ, cặn rác; nước tắm giặt chứa chất tẩy rửa tổng hợp). Tác giả phân tích tác động tiêu cực của các thành phần này đến môi trường tiếp nhận: giảm hàm lượng oxy hòa tan do vi sinh vật tiêu thụ để phân hủy BOD/COD, dẫn đến phân hủy yếm khí sinh khí độc ($H_2S, NH_3, CH_4$); hàm lượng nitơ, photpho dư thừa kích thích tảo bùng phát gây hiện tượng phú dưỡng hóa; chất rắn lơ lửng bồi lắng gây tắc dòng chảy; vi khuẩn đường ruột (Coliform, E. coli) lan truyền dịch bệnh.
Về các công nghệ xử lý, chương này tổng quan ưu nhược điểm của 4 nhóm giải pháp: cơ học (song chắn, bể lắng cát, bể lắng, màng lọc), sinh học (hiếu khí, thiếu khí anoxic, kỵ khí), hóa lý (keo tụ tạo bông, trao đổi ion, hấp phụ) và hóa học (oxy hóa, trung hòa). Tác giả tập trung phân tích công nghệ xử lý bằng thực vật thủy sinh (phytoremediation) như một giải pháp kinh tế phù hợp vùng nông thôn. Tổng quan lược khảo các nghiên cứu thực vật thủy sinh trên thế giới: mô hình hấp thụ kim loại nặng tại Đài Loan của bèo lục bình (hấp thụ 0,24 kg/ha Cd; 5,42 kg/ha Pb; 21,62 kg/ha Cu; 26,17 kg/ha Zn); nghiên cứu tại Semanggol Perak - Malaysia (2012) xử lý nước thải thủy sản; các nghiên cứu từ năm 1975-1976 ghi nhận bèo lục bình hấp thụ 100 mg phenol/cây trong 72 giờ và giảm 60-98% TSS, TKN, photpho, $\text{BOD}_5$ sau 2 tuần. Tại Việt Nam, chương 1 dẫn chứng nghiên cứu của TSKH. Nguyễn Nghĩa Thìn về 34 loài cây lọc nước; công trình của Trương Thị Nga và Võ Thị Kim Hằng (2005-2006 tại Cần Thơ) ghi nhận bèo lục bình đạt hiệu suất xử lý độ đục 97,79%, COD 66,10%, nitơ tổng 64,36%, phosphat tổng 42,54%; nghiên cứu của nhóm Phạm Khánh Huy (2012); ứng dụng chế phẩm Biomix 2 kết hợp bèo Nhật Bản của TS. Tăng Thị Chính (Viện Công nghệ Môi trường) tại làng nghề tái chế nhôm Đông Mẫu (Yên Phong, Bắc Ninh / Yên Lạc, Vĩnh Phúc).
Chương 2: Mục tiêu, nội dung và phương pháp nghiên cứu
Chương 2 mô tả chi tiết các đặc điểm sinh học và hình thái học của bèo lục bình (Eichhornia crassipes thuộc chi Eichhornia, họ Pontederiaceae, nguồn gốc Nam Mỹ/Brazil, du nhập vào Việt Nam khoảng năm 1905). Cây cao từ 10 cm đến 30 cm, cuống lá phình xốp chứa khí giúp cây nổi, rễ chùm dài tới 1 m có màu đen sẫm lông vũ buông chìm trong nước. Tốc độ sinh trưởng tự nhiên đạt từ 10,33 đến 19,15 kg/ha/ngày (theo Reddy và DeBusk, 1987), có khả năng nhân đôi sinh khối sau 14 ngày; mật độ che phủ mặt nước trung bình 10 kg/m² và có thể đạt tới 50 kg/m²; năng suất sinh khối khô đạt 2-29 g/m²/ngày ngoài tự nhiên và 5-52 g/m²/ngày trong môi trường giàu dinh dưỡng (theo Yount & Crossman, 1970).
Chương này trình bày chi tiết thiết kế thí nghiệm với 3 thùng chứa thể tích 20 lít nước thải (thùng ĐC không bèo; thùng TN1 phủ 70% bèo; thùng TN2 phủ 90% bèo), quy trình chuẩn bị hóa chất phân tích (như pha dung dịch đệm photphat pH 7,2, dung dịch muối khoáng cho bài đo $\text{BOD}_5$, dung dịch xúc tác bạc sulfat $Ag_2SO_4$, thủy ngân sulfat $HgSO_4$, muối Mohr $0,12\text{ M}$ cho chuẩn độ COD, thuốc thử Nessler cho amoni). Toàn bộ quy trình lấy mẫu, vận chuyển và bảo quản mẫu nước tuân thủ quy tắc giữ lạnh, tránh xáo trộn và đưa ngay về phòng thí nghiệm của Trường Đại học Khoa học Tự nhiên và Trường Đại học Lâm nghiệp.
Chương 3: Đặc điểm về khu vực nghiên cứu
Chương 3 cung cấp bức tranh địa lý tự nhiên và kinh tế - xã hội của xã Nhật Quang, huyện Phù Cừ, tỉnh Hưng Yên. Xã có tọa độ 20°46′11″B, 106°9′48″Đ; địa giới phía đông giáp xã Chi Lăng Nam và Tiền Phong (huyện Thanh Miện, tỉnh Hải Dương) lấy sông Cửu An làm ranh giới tự nhiên; phía bắc giáp xã Chi Lăng Nam và xã Tống Phan; phía tây giáp xã Tống Phan và Đình Cao; phía nam giáp xã Tiên Tiến và Tam Đa. Toàn bộ xã gồm 3 thôn: Nhật Lệ, Quang Yên và Tân An; trục giao thông chính là Tỉnh lộ 386. Địa hình bằng phẳng, đất đai bồi đắp bởi sông Hồng và sông Luộc, khí hậu nhiệt đới gió mùa phân hóa hai mùa mưa - khô rõ rệt (mùa mưa tập trung 90% lượng mưa cả năm).
Về kinh tế - xã hội, Nhật Quang là xã thuần nông đang trong tiến trình xây dựng nông thôn mới. Các chỉ tiêu kinh tế giai đoạn 2011-2015 thể hiện sự tăng trưởng liên tục:
| Chỉ tiêu kinh tế - xã hội | Năm 2011 | Năm 2012 | Năm 2013 | Năm 2014 | Năm 2015 |
|---|---|---|---|---|---|
| Thu ngân sách xã | 2,100 tỷ đồng | 2,366 tỷ đồng | 2,563 tỷ đồng | 3,926 tỷ đồng | 5,252 tỷ đồng |
| Thu nhập bình quân đầu người | 23,0 triệu đồng | 23,16 triệu đồng | 28,2 triệu đồng | 32,1 triệu đồng | 36,5 triệu đồng |
| Thu nhập trên 1 ha canh tác | 80 triệu đồng | 82 triệu đồng | 83 triệu đồng | 86 triệu đồng | 88 triệu đồng |
| Tỷ lệ tăng dân số tự nhiên | 0,9% | 0,8% | 0,3% | 0,3% | 0,3% |
Đến năm 2015, xã đã đạt 14/19 tiêu chí nông thôn mới; 100% số hộ (1497/1497 hộ) dùng nước hợp vệ sinh; 85,5% số hộ (1280/1497 hộ) có nhà tiêu hợp vệ sinh. Về môi trường, xã có 1 điểm tập kết rác thải sinh hoạt tập trung diện tích 1.000 m² tại thôn Tân An do Hội Phụ nữ tự quản thu gom. Tuy nhiên, hệ thống thoát nước thải sinh hoạt và chăn nuôi chưa có trạm xử lý chuyên biệt, phần lớn xả trực tiếp ra mương rãnh và ao hồ tự nhiên, đòi hỏi các biện pháp can thiệp sinh thái phù hợp.
Chương 4: Kết quả nghiên cứu
Chương 4 trình bày toàn bộ số liệu thu được từ quá trình thực nghiệm:
- Hiện trạng nước thải ban đầu: Nước thải sinh hoạt tại xã Nhật Quang ở mức ô nhiễm nhẹ đến trung bình; tuy nhiên một số chỉ tiêu vượt ngưỡng cho phép của QCVN 14:2008/BTNMT (Cột A), trong đó hàm lượng TSS vượt nhẹ và Coliform vượt gấp 2 lần quy chuẩn.
- Khả năng sinh trưởng và vai trò chỉ thị: Trong suốt thời gian thí nghiệm, bèo lục bình trong cả hai mô hình TN1 (70%) và TN2 (90%) thích nghi tốt, rễ phát triển dài và dày thêm, bộ lá duy trì màu xanh lục, không có biểu hiện úa tàn hay chết do ngộ độc chất thải. Bèo lục bình chứng minh khả năng hấp thu chất dinh dưỡng dư thừa và giữ vai trò chỉ thị tình trạng phú dưỡng hóa.
- Diễn biến chất lượng nước: Ở mô hình đối chứng (ĐC) không thả bèo, quá trình tự làm sạch diễn ra chậm, nước vẫn giữ màu đục và mùi hôi do phân hủy yếm khí ở đáy. Ngược lại, ở hai mô hình có thả bèo (TN1 và TN2), các chỉ tiêu ô nhiễm giảm mạnh theo thời gian lưu nước từ 30, 35 đến 40 ngày. Sau 30 đến 40 ngày xử lý, các thông số vật lý và hóa học (độ đục, TSS, COD, $\text{BOD}_5$, nitơ amoni) đều giảm rõ rệt, nước trở nên trong suốt, triệt tiêu mùi hôi và giá trị các thông số đạt tiêu chuẩn xả thải loại A theo QCVN 14:2008/BTNMT.
- Đề xuất giải pháp quản lý: Do bèo lục bình nhân sinh khối rất nhanh, nếu không kiểm soát sẽ gây bít tắc dòng chảy và gây ô nhiễm thứ cấp khi bèo chết rục. Tác giả đề xuất tỷ lệ che phủ bề mặt hợp lý ngoài tự nhiên là 70% (trong điều kiện thí nghiệm kiểm soát có thể áp dụng 70% đến 90%). Định kỳ 15-20 ngày cần vớt tỉa sinh khối dư thừa để tận dụng làm phân bón hữu cơ compost, ủ khí sinh học biogas hoặc chế biến thức ăn cho gia súc, gia cầm.
Kết quả và đóng góp
Nghiên cứu mang lại các kết quả định lượng cụ thể về hiệu quả làm sạch nước thải sinh hoạt của bèo lục bình:
- Xác định đặc tính nước thải sinh hoạt tại xã Nhật Quang có nồng độ chất ô nhiễm ở mức trung bình khá, trong đó thông số chất rắn lơ lửng (TSS) và vi sinh vật chỉ thị (Coliform) ban đầu vượt quy chuẩn kỹ thuật quốc gia, đặc biệt Coliform vượt gấp 2 lần giới hạn Cột A của QCVN 14:2008/BTNMT.
- Chứng minh bằng thực nghiệm: sau thời gian xử lý từ 30 đến 40 ngày trong các bể nuôi bèo có độ che phủ 70% và 90%, toàn bộ các chỉ tiêu ô nhiễm hữu cơ và dinh dưỡng gồm độ đục, TSS, COD, $\text{BOD}_5$, amoni ($NH_4^+$) đều suy giảm đạt quy chuẩn xả thải loại A (QCVN 14:2008/BTNMT). Nước thải sau xử lý trở nên trong, không còn mùi khó chịu.
- Đề xuất phương án ứng dụng: xác định độ che phủ tối ưu trên các ao hồ, kênh rạch tự nhiên ở mức 70% diện tích mặt nước; xây dựng quy trình thu hoạch định kỳ sinh khối bèo lục bình nhằm tránh hiện tượng ô nhiễm ngược do bèo chết phân hủy yếm khí, đồng thời tận dụng nguồn sinh khối này làm phân ủ hữu cơ vi sinh, nạp hầm khí biogas và làm thức ăn cho vật nuôi nông hộ.
Về mặt đóng góp khoa học và thực tiễn, đề tài khẳng định tính khả thi của công nghệ sinh thái tự nhiên xử lý nước thải sinh hoạt tại khu vực nông thôn Đồng bằng sông Hồng: chi phí đầu tư và vận hành gần như bằng không, không sử dụng hóa chất nhân tạo, vừa làm sạch môi trường nước vừa tạo cảnh quan sinh thái và tạo ra nguồn sinh khối có giá trị kinh tế phụ trợ.
Hạn chế và hướng nghiên cứu tiếp
Khóa luận còn tồn tại một số hạn chế do điều kiện và phạm vi thực hiện:
- Thí nghiệm mới được tiến hành ở quy mô mô hình bể tĩnh nhân tạo dung tích nhỏ (20 lít), chưa mô phỏng được điều kiện thủy lực biến động liên tục (dòng chảy mặt FWS, lưu lượng dòng vào - dòng ra thực tế) của hệ thống kênh mương ngoài tự nhiên.
- Thời gian thực hiện đề tài giới hạn trong gần 3 tháng (mùa xuân - hè), chưa theo dõi và đánh giá được biến động sinh trưởng và hiệu suất xử lý của bèo lục bình qua các mùa có nhiệt độ thấp (mùa đông miền Bắc).
- Chưa tiến hành phân tích định lượng đầy đủ chu kỳ tích lũy các kim loại nặng và biến động nồng độ vi khuẩn Coliform theo từng mốc ngày 30, 35, 40 ngày như các chỉ tiêu hóa lý.
Hướng nghiên cứu tiếp theo được văn bản định hướng là:
- Triển khai thử nghiệm mô hình hồ sinh học bán tự nhiên quy mô pilot hoặc bãi lọc ngập nước dòng chảy mặt tại xã Nhật Quang để đánh giá hiệu suất trong điều kiện lưu lượng thực tế.
- Khảo sát tối ưu hóa quy trình thu hoạch và công nghệ chế biến phụ phẩm sinh khối bèo sau xử lý nước thải để bảo đảm an toàn sinh học khi sử dụng làm phân bón hoặc thức ăn gia súc.
Giá trị tham khảo
Khóa luận là nguồn tài liệu tham khảo hữu ích cho sinh viên, học viên chuyên ngành Khoa học Môi trường, Quản lý Tài nguyên và Môi trường, Kỹ thuật Môi trường khi thực hiện các đồ án, khóa luận tốt nghiệp về công nghệ xử lý nước thải bằng thực vật thủy sinh (phytoremediation) và mô hình sinh thái nông thôn.
Đối với các cán bộ quản lý tài nguyên môi trường cấp xã, ban chỉ đạo chương trình xây dựng nông thôn mới tại các địa phương Đồng bằng sông Hồng, khóa luận cung cấp các căn cứ kỹ thuật về tỷ lệ che phủ bề mặt (70%), thời gian lưu nước (30-40 ngày) và phương án tuần hoàn sinh khối bèo lục bình để áp dụng vào việc cải thiện chất lượng nước tại các ao làng, hồ chứa nước thải chăn nuôi và mương thoát nước khu dân cư. Phần phương pháp phân tích hóa lý với các quy chuẩn chuẩn độ dicromat cho COD, đo ủ chai $\text{BOD}_5$ và so màu amoni, photpho là tài liệu tham khảo trực tiếp cho các thí nghiệm phân tích chất lượng nước cơ bản.
Câu hỏi thường gặp
1. Khóa luận bố trí các công thức thí nghiệm như thế nào để đánh giá khả năng xử lý nước thải của bèo lục bình?
Nghiên cứu thiết lập 3 thùng nhựa kích thước $48 \times 33 \times 25\text{ cm}$, mỗi thùng chứa 20 lít nước thải sinh hoạt (đã pha loãng với 30% nước ao mặt). Ba công thức gồm: Mô hình đối chứng (0% bèo lục bình), Mô hình thí nghiệm 1 (độ che phủ bèo lục bình 70%) và Mô hình thí nghiệm 2 (độ che phủ bèo lục bình 90%/95%). Nước được theo dõi và lấy mẫu phân tích tại 4 mốc: đầu vào (ngày 0), sau 30 ngày, sau 35 ngày và sau 40 ngày.
2. Nguồn nước thải ban đầu tại xã Nhật Quang có những chỉ tiêu nào vượt quy chuẩn QCVN 14:2008/BTNMT?
Nước thải sinh hoạt thu gom tại địa bàn xã Nhật Quang trước khi xử lý có mức độ ô nhiễm từ nhẹ đến trung bình, trong đó chỉ tiêu chất rắn lơ lửng (TSS) vượt nhẹ và chỉ tiêu vi sinh vật Coliform vượt gấp 2 lần giới hạn cho phép theo Cột A của QCVN 14:2008/BTNMT.
3. Cơ chế nào giúp bèo lục bình loại bỏ các chất ô nhiễm hữu cơ và chất rắn lơ lửng trong nước thải?
Bèo lục bình chuyển động trên mặt nước kéo theo bộ rễ chùm dài quét trong lòng nước, giữ lại các hạt cặn lơ lửng theo cơ chế lắng cơ học. Bộ rễ đóng vai trò giá thể cho vi sinh vật hiếu khí và kỵ khí bám dính để hấp thụ, oxy hóa và phân giải các chất hữu cơ hòa tan (giảm COD, $\text{BOD}_5$), chuyển hóa các hợp chất nitơ, photpho thành dạng vô cơ để cây hấp thu tổng hợp sinh khối.
4. Sau thời gian lưu nước bao lâu thì các chỉ tiêu ô nhiễm trong mô hình thí nghiệm đạt quy chuẩn xả thải loại A?
Theo kết quả theo dõi thực nghiệm, sau khoảng thời gian lưu nước từ 30 ngày đến 40 ngày, các chỉ tiêu vật lý và hóa học gồm độ đục, màu sắc, mùi vị, chất rắn lơ lửng (TSS), COD, $\text{BOD}_5$ và amoni trong các mô hình nuôi bèo lục bình đều giảm sâu và đạt giá trị giới hạn quy định tại Cột A của QCVN 14:2008/BTNMT.
5. Tác giả khuyến nghị mật độ che phủ của bèo lục bình ngoài tự nhiên là bao nhiêu và biện pháp quản lý sinh khối ra sao?
Để phù hợp với điều kiện môi trường tự nhiên, tác giả khuyến nghị nên duy trì độ che phủ của bèo lục bình ở mức 70% diện tích mặt nước ao hồ. Đồng thời, do bèo nhân đôi sinh khối sau khoảng 14 ngày, cần tổ chức vớt tỉa định kỳ nhằm tránh bít kín mặt nước gây thiếu dưỡng khí và tận dụng nguồn bèo thu hoạch để ủ phân vi sinh, sản xuất khí sinh học biogas hoặc làm thức ăn chăn nuôi.
Kết luận
Khóa luận tốt nghiệp của tác giả Nguyễn Thị Hà đã giải quyết trọn vẹn mục tiêu đánh giá hiện trạng nước thải sinh hoạt tại xã Nhật Quang và chứng minh hiệu quả làm sạch nước của bèo lục bình thông qua mô hình thực nghiệm có đối chứng. Kết quả nghiên cứu xác nhận sau 30-40 ngày nuôi bèo với độ che phủ bề mặt từ 70% đến 90%, các thông số ô nhiễm chính (TSS, COD, $\text{BOD}_5$, amoni) đều giảm rõ rệt và đạt tiêu chuẩn xả thải QCVN 14:2008/BTNMT Cột A. Đây là cơ sở khoa học và thực tiễn tin cậy khẳng định tiềm năng ứng dụng công nghệ thực vật thủy sinh chi phí thấp, thân thiện sinh thái để cải thiện chất lượng môi trường nước tại các vùng nông thôn hiện nay.