CHƯƠNG I TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Nghiên cứu khả năng xử lý nước rỉ rác bằng thực vật thủy sinh Hiện nay, cùng với trình độ khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển đã có nhiều biện pháp xử lý nguồn nước bị ô nhiễm. Trong đó nổi bật là công nghệ xử lý nước bằng thực vật. Công nghệ này đã được nhiều nơi áp dụng và bước đầu thu được những kết quả đáng mừng.
Tuy nhiên, đến nay vẫn chưa có một khái niệm thống nhất về công nghệ xử lý ô nhiễm bằng thực vật. Trong một số tài liệu, các nhà khoa học đã bước đầu đưa ra quan điểm của mình về vấn đề này. Theo Salt và cộng sự, công nghệ xử lý ô nhiễm bằng thực vật được hiểu là việc sử dụng các loài thực vật để loại bỏ chất ô nhiễm trong môi trường hoặc làm cho các chất ô nhiễm đó ít độc hơn (I. Theo quan điểm của một số tác giả được trình bày trên website Arabidopsis.info công nghệ xứ lý ô nhiễm bằng thực vật là việc tận dụng quá trình sinh trưởng của thực vật để làm giảm hoặc loại bỏ chất ô nhiễm có trong đất, nước, trầm tích và không khí bị ô nhiễm.
Theo từ điển bách khoa toàn thư, xử lý ô nhiễm bằng thực vật được hiểu là biện pháp xử lý các vấn đề môi trường thông qua việc sử dụng các loài thực vật. Mặc dù cách diễn đạt của các quan điểm này là khác nhau nhưng chúng ta có thể hiểu công nghệ xử lý ô nhiễm bằng thực vật là việc sử dụng các loài thực vật thích hợp để giải quyết vấn đề ô nhiễm môi trường. Vai trò của thực vật thủy sinh Thực vật thủy sinh là các loại thực vật sinh trưởng trong môi trường nước. Nó có thể gây nên một số bất lợi cho con người do việc phát triển nhanh và phân bố của chúng.
Tuy nhiên trong việc xử lý nước rỉ rác, đặc biệt là nước thải ô nhiễm thì nó lại có vai trò quan trọng mà chúng ta cần quan tâm. Nghiên cứu nhiều hơn để tận dụng khả năng này của chúng một cách hiệu quả nhất. Thực vật thủy sinh có thể là những cây không có hiệu quả kinh tế như: lau sậy, cỏ lác, bèo cái,. đến những cây ít nhiều mang lại giá trị kinh tế như: rau 3 muống, cải xoong, cỏ Vetiver,.
vì chúng có thể làm thức ăn cho người và động vật. Trong các vùng đất ngập nước, xử lý nước rỉ rác có trồng các thực vật thủy sinh thì những thực vật này sẽ làm giảm hàm lượng các chất ô nhiễm thông qua các tác động trực tiếp hay tác động gián tiếp. Tác động trực tiếp của các thực vật thủy sinh trong xử lý nước rỉ rác là khả năng hấp thu chất dinh dưỡng từ môi trường để cung cấp dinh dưỡng cho quá trình sinh trưởng và phát triển của chúng, từ đó làm giảm các chất ô nhiễm trong nước. Ngoài ra chúng còn có khả năng hấp thu và tích lũy trong cơ thể một lượng nhất định các nguyên tố như N, P, kim loại nặng,.
Tùy theo từng loài cây mà mức độ xử lý nước của chúng khác nhau nhưng nhìn chung tốc độ xử lý tỷ lệ thuận với tốc độ sinh trưởng của cây. Trong xử lý nước rỉ rác người ta đã sử dụng thực vật thủy sinh như bèo cái, cải xoong, cỏ Vetiver do có bộ rễ phát triển rộng trong nước có khả năng hấp thu các chất lơ lửng trên bề mặt bộ rễ làm giảm độ đục, SS, qua đó cũng giảm BOD. Tác động gián tiếp của nó là: thực vật thủy sinh giống như một nơi trú ngụ của các vi sinh vật (VSV). Rễ càng dài, càng rộng và xốp thì VSV cư trú càng nhiều.
Đây sẽ là nơi cho các VSV sinh trưởng và phát triển. Đồng thời cũng bảo vệ chúng khỏi những tác động có từ các bức xạ mặt trời. Các thực vật thủy sinh mọc đứng trong nước có tác dụng làm giảm tốc độ của nước, tạo điều kiện cho các chất lơ lửng lắng xuống đáy, làm tăng thời gian tiếp xúc của các chất trong nước với các VSV và bề mặt thực vật. Do đó sẽ làm tăng hiệu quả xử lý.
Ngoài ra, thực vật thủy sinh còn có khả năng hấp thu O2 từ những bộ phận phía trên và vận chuyển qua các mô khí xuống bộ phận phía dưới. Do vậy mà ngay phía dưới rễ cây, DO trong nước cũng cao hơn ở ngoài rễ cây, tạo điều kiện cho các VSV hiểu khí sống bám trên rễ cây oxi hóa các chất hữu cơ (BOD) và làm tăng quá trình phản nitrat hóa. Điều này cùng có nghĩa cây nào rễ chùm, rộng thì khả năng xử lý càng tốt vì VSV hiếu khí bám trên đó càng nhiều. Nhờ có khả năng làm giảm đáng kế hàm lượng các chất SS, BOD, N, P và một số kim loại nặng nên ngoài việc tận dụng các vùng đất tự nhiên với hệ thực vật sẵn có, người ta còn xây dựng những vùng đất ngập nước với việc lựa chọn một số 4 loài thực vật có khả năng hấp thụ cao các chất ô nhiễm vào xử lý nhiều loại nước rỉ rác khác nhau như: nước rỉ rác lâu năm, nước rỉ rác tạm thời,.
Ngoài ra việc sử dụng các thực vật trong xử lý rỉ rác còn giảm nguy cơ xói mòn do làm giảm tác động của gió, sóng và nước chảy, góp phần cài thiện chất lượng môi trường thêm trong lành. Đặc biệt khi ngân sách nhà nước dành cho công tác quản lý môi trường còn hạn hẹp, áp dụng các phương pháp xử lý nước rỉ rác khác tuy hiệu quả nhưng chỉ phí cao thì đây là một giải pháp hết sức tiết kiệm đơn giản và có ý nghĩa sinh thái cao.1 Đặc tính sinh học và khả năng hấp thụ chất ô nhiễm của một số thực vật thủy sinh Xử lý nước rỉ rác bằng thực vật thủy sinh đã và đang áp dụng tại nhiều nơi trên thế giới với ưu điểm là rẻ tiền, dễ vận hành đồng thời mức độ xử lý ô nhiễm cao. Đây là công nghệ xử lý nước rỉ rác trong điều kiện tự nhiên, thân thiện với môi trường, cho phép đạt hiệu suất cao, chi phí thấp và ổn định, đồng thời làm tăng giá trị đa dạng sinh học, cải tạo cảnh quan môi trường, hệ sinh thái của địa phương. Ưu, nhược điểm của phương pháp xử lý nước rỉ rác bằng thực vật thủy sinh Xử lý chất thải đô thị bằng phương pháp chôn lấp vẫn là hình thức phổ biến được áp dụng ở nước ta bởi ưu điểm chi phí thấp so với các phương pháp xử lý khác như đốt, hóa rắn,…Tuy nhiên, kéo theo đó là vấn đề ô nhiễm môi trường do bãi chôn lấp không hợp vệ sinh, không đạt tiêu chuẩn gây ra nhiều bất cập làm ảnh hưởng tới môi trường xung quanh và cuộc sống con người.
Đặc biệt, hầu hết nước rỉ rác tại bãi chôn lấp đều phát thải trực tiếp vào môi trường, khuếch tán mầm bệnh gây tác động xấu đến môi trường và sức khỏe con người. Đến nay đã có nhiều công nghệ xử lý nước rỉ rác đắt tiền được nhập khẩu vào Việt Nam, tuy nhiên đều chưa triển khai được hoặc phải ngừng hoạt động do công nghệ không phù hợp với đặc tính nước rỉ rác ở nước ta: rác thải không được phân loại tại nguồn. Trong đó, phương pháp xử lý nước rỉ rác bằng thực vật thủy sinh đã và đang được thực hiện không chỉ ở Việt Nam mà còn ở một số quốc gia trên thế giới. 5 Ưu điểm của thực vật thủy sinh trong xử lý nước rỉ rác - Hiệu quả xử lý chậm nhưng ổn định đối với các loại nước rỉ rác có nồng độ COD, BOD thấp - Chi phí xử lý không cao - Quá trình xử lý không đòi hỏi công nghệ phức tạp - Sinh khối tạo ra sau quá trình xử lý được sử dụng vào nhiều mục đích khác nhau: làm nguyên liệu cho thủ công mỹ nghệ, làm thực phẩm cho người và gia súc, làm phân bón,… - Bộ rễ thân cây ngập nước là giá thể rất tốt đối với vi sinh vật, sự vận chuyển của cây đưa vi sinh vật đi theo.
- Sử dụng thực vật xử lý nước trong nhiều trường hợp không cần cung cấp năng lượng, do vậy có thể ứng dụng ở những vùng hạn chế năng lượng. Nhược điểm của thực vật thủy sinh trong xử lý nước rỉ rác - Diện tích cần dùng để xử lý nước rỉ rác phải lớn, đòi hỏi phải có đủ ánh sáng. Trong trường hợp không có thực vật, vi sinh vật không có nơi bám vào. Chúng dễ dàng trôi theo dòng nước và lắng xuống đáy.
Rễ thực vật là nơi cho vi sinh vật có hại sinh sống, chúng là tác nhân sinh học gây ô nhiễm môi trường mạnh. Tổng quan về bãi chôn lấp, và nước rỉ rác 1. Tổng quan về bãi chôn lấp Nguồn: Theo thống kê của Tổng cục Môi trường (Bộ Tài nguyên và Môi trường – TN&MT) Biểu đồ 1.1: Biến động bãi chôn lấp qua các năm Hiện nay có khoảng 904 bãi chôn lấp tuy nhiên vẫn chưa đủ đáp ứng nhu cầu của con người và luôn trong tình trạng quá tải, các tác động từ các bãi chôn lấp là vô cùng lớn, trong đó điều đáng lo ngại nhất là nước rỉ rác với thành phần chất ô nhiễm rất cao, và vô số các vi sinh vật gây bệnh. Tổng quan về nước rỉ rác Khái niệm nước rỉ rác Nước rỉ rác hay nước rò rỉ trong bãi rác là loại chất lỏng thấm qua các lớp rác của các ô chôn lấp và kéo theo các chất bẩn dạng lơ lửng, keo và tan từ chất thải rắn vào tầng đất ở dưới đáy bãi chôn lấp (BCL).
Trong giai đoạn hoạt động của BCL, nước rỉ rác hình thành chủ yếu do nước mưa và nước “ép” ra từ các lỗ rỗng của chất thải do thiết bị đầm nén. Hay nước rỉ rác là một loại chất lỏng được sinh ra từ quá trình phân hủy vi sinh đối với các chất hữu cơ có trong rác, thấm qua các lớp rác của ô chôn lấp và kéo theo các chất bẩn dạng lơ lửng, keo và hòa tan từ các chất thải rắn. Sự hình thành nước rỉ rác Nước rỉ rác được hình thành khi nước thấm vào ô chôn lấp.