Nghiên cứu xử lý nước thải nhiễm dầu bằng thực vật nổi lục bình, bèo

Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của thực vật nổi: lục bình, bèo

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀOTẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHỆ TPHCM
KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ CÔNG NGHỆ SINH HỌC
------o0o------

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

NGHIÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ
NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU CỦA THỰC
VẬT NỔI: LỤC BÌNH, BÈO

Chuyên ngành: CÔNG NGHỆ SIH HỌC
Mã số ngành: 111

GVHD : Th.S LÂM VĨNH SƠN
SVTH : TRẦN NHẬT LINH
MSSV : 106111016

Tp. Hồ Chí Minh, Tháng 07/2010

MỤC LỤC
GVHD: TH.S LÂM VĨNH SƠN

Trang 1

SVTH: TRẦN NHẬT LINH


Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của thực vật nổi: lục bình, bèo

Trang
CHƯƠNG I: ĐẶT VẤN ĐỀ
1.1.

Đặt vấn đề ............................................................................................... 1

1.2.

Mục tiêu đề tài ......................................................................................... 2

1.3.

Nội dung nghiên cứu ............................................................................... 2

1.4.

Phương pháp nghiên cứu ......................................................................... 2

1.4.1. Phương pháp luận .............................................................................. 2
1.4.2. Phương pháp cụ thể ............................................................................ 3
1.4.2.1. Tổng hợp các số liệu .................................................................. 3
1.4.2.2. Phương pháp chuyên gia ............................................................. 3
1.4.2.3. Phương pháp thực nghiệm .......................................................... 3
1.4.2.4. Phương pháp thống kê ................................................................ 3
1.4.2.5. Phương pháp phân tích hóa, lý của nước .................................... 3
1.5.

Giới hạn của đề tài ................................................................................... 3

1.6.

Ý nghĩa của đề tài .................................................................................... 4

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ THỰC VẬT THỦY SINH
2.1.

Giới thiệu chung ..................................................................................... 5

2.2.

Những nhóm thực vật thủy sinh .............................................................. 6

2.2.1. Nhóm thực vật thuỷ sinh ngập nước ................................................... 7
2.2.1.1. Thứ nhất ..................................................................................... 7
2.2.1.2. Thứ hai ....................................................................................... 8
2.2.1.3. Thứ ba ........................................................................................ 8
2.2.2. Nhóm thực vật trôi nổi ....................................................................... 8
2.2.3. Nhóm thực vật nữa ngập nước ............................................................ 9
2.2.4. Một số loài thực vật thuỷ sinh có khả năng xử lý nước thải .............. 10
2.2.4.1. Lục bình ................................................................................... 10
Trang
2.2.4.2. Bèo tấm ................................................................................... 12
2.2.5.3. Một số loài thực vật xử lý nước thải khác ................................. 13
2.3.

Quan hệ của thực vật thủy sinh và quá trình tự làmsạch của nước ......... 18

GVHD: TH.S LÂM VĨNH SƠN

Trang 2

SVTH: TRẦN NHẬT LINH


Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của thực vật nổi: lục bình, bèo

2.4.

Khả năng chuyển hoá làm giảm các cơ chất, các chỉ tiêu của nước

thải bởi thực vật thủy sinh ................................................................................ 21
2.4.1. Khả năng chuyển hoá chất hữu cơ trong nước thải ........................... 21
2.5.2. Khả năng làm giảm kim loại nặng và vi lượng trong nước thải ......... 22
2.5.3. Khả năng chuyển hoá một số chỉ tiêu quan trọng của môi
trường nước ........................................................................................... 25
2.5.3.1. BOD5 ...................................................................................... 25
2.5.3.2. Chất rắn ................................................................................... 26
2.5.3.3. Chuyển hoá Nitơ ...................................................................... 26
2.5.3.4. Chuyển hoá Photpho ................................................................ 27
2.5.3.5. Vi rút và vi sinh vật gây bệnh ................................................... 27
2.5. Thực vật thủy sinh và hiện tượng phú dưỡng ........................................... 28
2.6. Năng suất sinh khối của thực vật thuỷ sinh .............................................. 29
2.7. Phương pháp ứng dụng thực vật thuỷ sinh trong xử lý nước thải ............. 31
2.7.1. Phương pháp sử dụng bèo lục bình để xử lý nuớc thải ...................... 31
2.7.2. Sử dụng bèo hoa dâu để xử lý nước thải ........................................... 33
2.7.3. Xử lý nước thải bằng thực vật nửa ngập nước .................................. 34
2.7.4. Ưu, nhược điểm trong việc sử dụng thực vật thủy sinh để làm
sạch nước .............................................................................................. 35
2.7.4.1. Ưu điểm .................................................................................... 35

2.7.4.2. Nhược điểm .............................................................................. 36
2.8. Vấn đề sức khoẻ khi ứng dụng thực vật thuỷ sinh để xử lý nước thải ....... 38

Trang
2.8.1. Ảnh hưởng trực tiếp đến người vận hành kỹ thuật xử lý nước
thải bởi thực vật thuỷ sinh .......................................................................... 38
2.8.2. Nước thải trong quá trình xử lý bằng thực vật thuỷ sinh có thể
có chứa các chất độc từ phân hoá học và thuốc trừ sâu ................................ 39
2.8.3. Có thể có nhiều trường hợp sinh ra nhiều muỗi ................................ 39
CHƯƠNG III: TỔNG QUAN VỀ NƯỚC THẢI NHIỄM DẦU VÀ
GVHD: TH.S LÂM VĨNH SƠN

Trang 3

SVTH: TRẦN NHẬT LINH


Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của thực vật nổi: lục bình, bèo

CÁC PHƯƠNG PHÁP XỬ LÝ
3.1. Tổng quan về nước thải nhiễm dầu ........................................................... 41
3.1.1. Giới thiệu sơ lược về dầu mỏ và ô nhễm dầu mỏ .............................. 41
3.1.2. Các nguồn nước thải ........................................................................ 41
3.1.3. Phân huỷ sinh học các chất hữu cơ có trong nước thải dầu mỡ ......... 42
3.2. Các phương pháp xử lý ............................................................................ 43
3.2.1. Các phương pháp xử lý nước nhiễm dầu .......................................... 44
3.2.1.1. Xử lý tách dầu sơ bộ ................................................................ 44
3.2.1.2. Xử lý tách dầu cấp I ................................................................. 48
3.2.1.3. Xử lý cấp II .............................................................................. 52
3.2.1.4. Xử lý cấp III ............................................................................ 53

3.2.2. Một số công trình xử lý nước thải nước thải dầu .............................. 54
3.2.2.1. Xử lý nước thải lọc dầu ............................................................ 54
3.2.2.2. Xử lý nước dầu mỏ .................................................................. 58
3.2.2.3. Xử lý nước thải của kho xăng dầu ............................................ 58
CHƯƠNG VI: NGUYÊN CỨU KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI
NHIỄM DẦU CỦA THỰC VẬT NỔI
4.1. Phương tiện thực nghiệm ........................................................................... 61
4.1.1. Địa điểmm thí nghiệm ....................................................................... 61
4.1.2. Thời gian thực hiện ........................................................................... 61
Trang
4.1.3. Thiết bị và dụng cụ ............................................................................ 61
4.1.4. Hóa chất sử dụng ............................................................................... 61
4.2. Phương pháp thực nghiệm ........................................................................ 61
4.2.1. Mô hình thực nghiệm ........................................................................ 61
4.2.1.1. Hệ thống tách dầu .................................................................... 61
4.2.1.2. Hệ thống van ............................................................................ 62
4.2.1.3. Hệ thống ống dẫn nước ............................................................ 63
4.2.1.4. Hồ chứa nước đầu vào ............................................................. 65
4.2.1.5. Hồ keo tụ – tạo bông ................................................................ 66

GVHD: TH.S LÂM VĨNH SƠN

Trang 4

SVTH: TRẦN NHẬT LINH


Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của thực vật nổi: lục bình, bèo

4.2.1.6. Hồ trồng thực vật ..................................................................... 67

4.2.2. Các thông số tính toán ....................................................................... 68
4.2.2.1. Trong hồ keo tụ ......................................................................... 68
4.2.2.2. Tron hồ thủy sinh ...................................................................... 70
4.2.3. Tiến trình thực nghiệm ...................................................................... 71
4.2.4. Vận hành mô hình thực nghiệm ........................................................ 71
CHƯƠNG V: KẾT QUẢ VÀ PHÂN TÍCH KẾT QUẢ
5.1. Kết quả phân tích nước đầu vào của hệ thống ............................................ 73
5.2. Kết quả của quá trình keo tụ - tạo bông ..................................................... 73
5.2.1. Kết quả của thí nghiệm Jartest ................................................................ 73
5.2.2. Kết quả ở hồ keo tụ ................................................................................. 75
5.3. Kết quả xử lý của thực vật nổi trong hồ thủy sinh ...................................... 76
5.3.1. Hồ lục bình ...................................................................................... 76
5.3.1.1. Hiệu quả xử lý COD ................................................................. 77
5.3.1.2. Hiệu quả xử lý BOD5 ................................................................ 79
5.3.1.3. Hiệu quả xử lý SS ..................................................................... 80
5.3.2. Hồ bèo tấm ....................................................................................... 82
Trang
5.3.2.1. Hiệu quả xử lý COD ................................................................. 82
5.3.2.2. Hiệu quả xử lý BOD5 ................................................................ 84
5.3.2.3. Hiệu quả xử lý SS ..................................................................... 85
5.4. So sánh khả năng xử lý của lục bình và bèo tấm ........................................ 86
CHƯƠNG VI: KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
6.1. Kết luận ..................................................................................................... 90
6.2. Kiến nghị ................................................................................................... 92

GVHD: TH.S LÂM VĨNH SƠN

Trang 5

SVTH: TRẦN NHẬT LINH

Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của thực vật nổi: lục bình, bèo

DANH MỤC CÁC TỪ VIẾT TẮT
BOD:

Biological Oxygen Demand - Nhu cầu oxy sinh học

COD:

Chemical Oxygen Demand – Nhu cầu oxy hóa học

TCVN:

Tiêu chuẩn Việt Nam

SS:

Chất rắn lơ lững

TP. HCM:

Thành phố Hồ Chí Minh

API :

American Petroleum Institute

GVHD: TH.S LÂM VĨNH SƠN

Trang 6

SVTH: TRẦN NHẬT LINH


Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của thực vật nổi: lục bình, bèo

CFS :

Cross Flow Separator

CPI:

Corrugated Plate nterception

DAF:

Dissolved Air Flotation

DANH MỤC CÁC BẢNG
Trang
2.1. Khả năng làm giảm sắt của bèo hoa dâu Lemnamior Aspirodela ................ 22
2.2. Khả năng làm giảm đồng của bèo hoa dâu Lemnamior Aspirodela ............. 22
2.3. Khả năng làm giảm sắt của bèo hoa dâu Azolla pinata ................................ 23
2.4. Khả năng làm giảm đồng của bèo hoa dâu Azolla pinata ............................ 23
4.1. Số liệu trong thí nghiệm xác định pH tối ưu ............................................... 69
GVHD: TH.S LÂM VĨNH SƠN

Trang 7

SVTH: TRẦN NHẬT LINH


Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của thực vật nổi: lục bình, bèo

4.2. Số liệu trong thí nghiệm xác định hàm lượng phèn tối ưu ........................... 70
5.1. Kết quả phân tích nước đầu vào của hệ thống so
với TCVN 5945 – 2005 ..................................................................................... 73
5.2. Kết quả thí nghiệm xác định pH tối ưu ....................................................... 73
5.3. Kết quả thí nghiệm xác định lượng phèn tối ưu .......................................... 74
5.4. Kết quả phân tích đầu ra của quá trình keo tụ ............................................. 75
5.5. Kết quả đo và phân tích mẫu nước đầu vào và ra của hồ lục bình ............... 77
5.6. Hiệu quả xử lý COD trong hồ lục bình ....................................................... 77
5.7. Hiệu quả xử lý BOD5 trong hồ lục bình ...................................................... 79
5.8. Hiệu quả xử lý SS trong hồ lục bình ........................................................... 80
5.9. Kết quả đo và phân tích mẫu nước đầu và ra của hồ bèo tấm ...................... 82
5.10. Hiệu quả xử lý COD trong hồ bèo tấm ..................................................... 82
5.11. Hiệu quả xử lý BOD5 trong hồ bèo tấm .................................................... 84
5.12. Hiệu quả xử lý SS trong hồ bèo tấm ......................................................... 85
5.13. So sánh hiệu quả xử lý của lục bình và bèi tấm ......................................... 88

DANH MỤC BIỂU ĐỒ
Trang
5.1. Biểu đồ biểu diễn độ màu sau khi xử lý phèn trong thí nghiệm xác
định pH tối ưu .................................................................................................. 74
5.2. Biểu đồ biểu diển độ màu sai khi xử lý phèn trong thí nghiệm xác
định lượng phèn tối ưu ...................................................................................... 75
5.3. Sự biến đổi hàm lượng các chỉ tiêu COD, SS, BOD5, trong quá
trình keo tụ ........................................................................................................ 76

GVHD: TH.S LÂM VĨNH SƠN

Trang 8

SVTH: TRẦN NHẬT LINH


Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của thực vật nổi: lục bình, bèo

5.4. Biểu đồ theo dõi hiệu suất xử lý COD trong hồ lục bình ............................. 78
5.5. Biểu đồ theo dõi hiệu suất xử lý BOD5 trong hồ lục bình ........................... 79
5.6. Biểu đồ theo dõi hiệu suất xử lý SS trong hồ lục bình ................................. 81
5.7. Biểu đồ theo dõi hiệu suất xử ly COD trong hồ bèo tấm ............................. 83
5.8. Biểu đồ theo dõi hiệu suất xử lý BOD5 trong hồ bèo tấm ............................ 84
5.9. Biểu đồ theo dõi hiệu suất xử lý SS trong hồ bèo tấm ................................. 85
5.10. So sánh khả năng xử lý COD của lục bình và bèo tấm .............................. 86
5.11. So sánh khả năng xử lý SS của lục bình và bèo tấm .................................. 87
5.12. So sánh khả năng xử lý BOD5 của lục bình và bèo tấm ............................ 87
5.13. So sánh khả năng xử lý của lục bình và bèo tấm ....................................... 88

DANH MỤC HÌNH ẢNH
Trang
2.1. Quá trình chuyển hóa các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật và thực vật ................ 6
2.2. Lục bình ..................................................................................................... 10
2.3. Bèo tấm ...................................................................................................... 12
2.4. Cỏ vetiver ................................................................................................... 14
2.5. Cây bông súng ............................................................................................ 14
2.6. Cỏ voi ........................................................................................................ 15
GVHD: TH.S LÂM VĨNH SƠN

Trang 9

SVTH: TRẦN NHẬT LINH


Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của thực vật nổi: lục bình, bèo

2.7. Cây rau mác ............................................................................................... 15
2.8. Cây kèo nèo ................................................................................................ 16
2.9. Bèo tai chuột .............................................................................................. 16
2.10. Bèo hoa dâu .............................................................................................. 17
2.11. Bèo cái ..................................................................................................... 17
2.12. Cơ chế quá trình xử lý nước trong hồ sinh vật .......................................... 19
2.13. Chế độ theo chiều sâu của hồ sinh vật ....................................................... 20
2.14. Sơ đồ công nghệ xử lý nước thải bằng lục bình ........................................ 32
2.15. Hệ thống SF cắt ngang .............................................................................. 35
3.1. Sơ đồ các giai đoạn và công trình xử lý nước thải nhiễm dầu từ các kho .... 44
3.2. Máy hút dầu loại Multi ............................................................................... 45
3.3. Sự hoạt động của chất phân tán .................................................................. 45
3.4. Sản phẩm Enretech cellusorb ...................................................................... 47
3.5. Sử dụng Enretech cellusord để hấp thụ dầu ................................................ 47
3.6. Chế phẩm sih học Enretach – 1 ................................................................... 48
3.7. Bể lắng trọng lực API ................................................................................. 49
3.8. Thiết bị tách chéo dòng – Cross Flow Separator ......................................... 50
3.9. Thiết bị tách dầu kiểu CPI .......................................................................... 51
3.10. Bể tuyển nổi không khí DAF .................................................................... 52
3.11. Nguyên lý tổ chức xử lý nước thải ở nhà máy lọc dầu .............................. 54
3.12. Sơ đồ xử lý nước thải có tuyển nổi phân nhánh nước rửa thiết
bị lọc và nước loại bỏ muối. Lưu lượng 1.000m3/h. Nhà máy lọc dầu
FINANESTE (Bỉ) ............................................................................................. 56

3.13 Sơ đồ xử lý nước thải của nhà máy lọc dầu MOBIL - OIL có tuần
hoàn lại nước đã xử lý. Lưu lượng 400m3/h ...................................................... 57
3.14. Xử lý nước dầu mỏ ................................................................................... 58
3.15. Sơ đồ quy trình xử lý nước thải nhiễm dầu từ các kho xăng dầu ở
Thành phố Hồ Chí Minh ................................................................................... 59
GVHD: TH.S LÂM VĨNH SƠN

Trang 10

SVTH: TRẦN NHẬT LINH


Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của thực vật nổi: lục bình, bèo

4.1. Máng gạt dầu .............................................................................................. 62
4.2. Môtơ dùng trong hệ thống tách dầu ............................................................ 62
4.3. Van lấy nước ra .......................................................................................... 63
4.4. Van đưa nước đầu vào ................................................................................ 63
4.5. Ống đưa nước đầu vào ................................................................................ 64
4.6. Ống đưa nước vào 2 hồ thủy sinh ............................................................... 64
4.7. Ống phân phối hay thu nước ....................................................................... 65
4.8. Dòng chảy của nước trong hồ chứa ............................................................. 65
4.9. Hồ chứa nước đầu vào ................................................................................ 66
4.10. Vách ngăn ................................................................................................ 66
4.11. Hồ keo tụ – tạo bông ................................................................................ 67
4.12. Hồ lục bình ............................................................................................... 67
4.13. Hồ bèo tấm ............................................................................................... 68
4.14. Mô hình thí nghiệm Jartest ....................................................................... 68
4.15. Mô hình hệ thống xử lý ............................................................................ 72

CHƯƠNG I: ĐẶT VẤN ĐỀ

1.1. Đặt vấn đề
Ở Việt Nam, dầu khí đã được phát hiện vào ngày 26/6/1986, tấn dầu đầu tiên
đã khai thác được từ mỏ dầu Bạch Hổ. Tiếp theo nhiều mỏ dầu khí ở thềm lục địa
phía Nam, đã đi vào khai thác như mỏ Đại Hùng, mỏ Rồng, mỏ Rạng Đông, các mỏ
khí như Lan Tây Lan Đỏ…

GVHD: TH.S LÂM VĨNH SƠN

Trang 11

SVTH: TRẦN NHẬT LINH


Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của thực vật nổi: lục bình, bèo

Nhà nước ta bắt đầu tiến hành xây dựng nhà máy chế biến dầu đầu tiên với
công suất 6 triệu tấn năm. Đồng thời hàng loạt các dự án về sử dụng và chế biến khí
ra đời. Như vậy ngành công nghiệp chế biến dầu khí nước ta đang bước vào thời kỳ
mới, thời kỳ mà cả nước ta đang thực hiện mục tiêu công nghiệp hóa, hiện đại hóa.
Chắc chắn sự đóng góp của ngành dầu khí trong công cuộc công nghiệp hóa đất
nước sẽ rất có ý nghĩa, góp phần xây dựng đất nước để sau vài thập niên tới có thể
sánh ngang các nước tiên tiến trong khu vực và trên thế giới.
Cùng với sự phát triển của ngành chế biến dầu, một trong những vấn đề được
mọi ngưới rất quan tâm hiện nay, đó là tình trạng ô nhiễm môi trường của các chất
thải có nhiễm dầu. Các hiện tượng tràn dầu, rò rĩ khí dầu gây nên tình trạng ô nhiễm
nghiêm trọng cho môi trường, như làm hủy hoại hệ sinh thái động thực vật, và gây
ảnh hưởng trực tiếp đến đời sống của con người. Vì vậy vấn đề bảo vệ môi trường
khỏi các chất ô nhiễm dầu đã trở thành một trong những vấn đề được xã hội quan

tâm.
Với mục tiêu góp phần bảo vệ môi trường. Ngoài việc tránh các hiện tượng rò
rĩ khí dầu ra bên ngoài thì việc xử lý nước thải trong nhà máy lọc dầu được đặc biệt
quan tâm chú ý, đầu tư phát triển.
Và để đảm bảo sức khỏe cộng đồng và trả lại cho môi trường sự trong sạch
ban đầu của nó, người ta đã nghiên cứu nhiều áp dụng thành công nhiều phương
pháp, trong đó phương pháp sinh học được đánh giá cao bởi các đặc tính ưu việt của
nó như: giá thành hạ, không gây ô nhiễm cho môi trường xử lý, tuy thời gian dài hơn
so với các phương pháp khoa học khác.
Trong các phương pháp xử lý sinh học thì việc sử dụng thực vật thủy sinh là
một phương pháp tương đối phù hợp với tình hình kinh tế hiện nay. Đặc biệt là các
loài thực vật bản địa như lục bình, bèo… Thực vật thủy sinh có khả năng xử lý nước
thải tốt. Vì những lý do đó tôi đã chọn đề tài “nghiên cứu khả năng xử lý nước
nhiễm dầu của thực vật nổi: lục bình, bèo tấm”
1.2. Mục tiêu đề tài:

GVHD: TH.S LÂM VĨNH SƠN

Trang 12

SVTH: TRẦN NHẬT LINH


Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của thực vật nổi: lục bình, bèo

Thử nghiệm khả năng xử lý nước thải nhiễm dầu của thực vật nổi: lục bình,
bèo tấm. Từ đó đưa ra loại thực vật nào có hiệu suất xử lý cao hơn.
1.3. Nội dung nghiên cứu:
Thu thập tài liệu có liên quan đến đối tượng nghiên cứu: nước thải nhiễm dầu,
thực vật thuỷ sinh (lục bình, bèo).

Bố trí thí nghiệm nhằm khảo sát khả năng xử lý nước thải nhiễm dầu của lục
bình, bèo tấm.
Phân tích các thông số đầu vào và đầu ra của nước thải nhiễm dầu sau khi qua
hệ thống xử lý.
1.4. Phương pháp nghiên cứu
1.4.1. Phương pháp luận
Từ khi con người phát hiện và biết khai thác dầu thì vấn đề ô nhiễm dầu cũng
bắt đầu xuất hiện do: tràn dầu, nước thải từ nhà máy lọc dầu, kho xăng dầu,….gây
ảnh hưởng đến môi trường sống của con người. Bên cạnh đó các phương pháp xử lý
nước thải ô nhiễm dầu hiện nay tốn chi phí khá cao và vận hành phức tạp
Do đó lựa chọn một công nghệ xử lý có hiệu quả, chi phí thấp, phù hợp với
tình hình kinh tế hiện nay là điều cần thiết. Việc ứng dụng khả năng xử lý nước thải
của thực vật nổi phần nào đáp ứng được những nhu cầu đó.
1.4.2. Phương pháp cụ thể
1.4.2.1. Tổng hợp các số liệu
Xử lý, phân tích, tổng hợp các tài liệu, số liệu, thu thập theo mục tiêu đề ra.
1.4.2.2. Phương pháp chuyên gia
Các ý kiến tư vấn, đóng góp xây dựng được sử dụng trong việc lựa chọn các
vấn đề chính, xây dựng khung chiến lược, lựa chọn chiến lược và vạch ra chiến lược
chi tiết.
1.4.2.3. Phương pháp thực nghiệm

GVHD: TH.S LÂM VĨNH SƠN

Trang 13

SVTH: TRẦN NHẬT LINH


Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của thực vật nổi: lục bình, bèo

Tiến hành thực hiện khảo sát thực địa lấy mẫu, thí nghiệm, khảo sát, đo đạc
và quan trắc.
1.4.2.4. Phương pháp thống kê
Hệ thống hóa các chỉ tiêu cần thống kê, tiến hành điều tra thống kê, tổng hợp
thống kê, phân tích và dự đoán.
1.4.2.5. Phương pháp phân tích hóa, lý của nước
Phân tích các chỉ tiêu về BOD5, COD, SS, pH trong nước
1.5. Giới hạn của đề tài
Kết quả thu được từ mô hình tương đối khả quan, tuy nhiên quá trình được
thực hiện còn nhiều hạn chế:
-

Thời gian thực hiện gần 3 tháng từ ngày 1/04/2010 đến ngày 28/06/2010

-

Số chỉ tiêu khảo sát chất lượng nước thải không nhiều (BOD5, COD, SS,
pH). Do đó, phần nào ảnh hưởng đến đánh giá của thí nghiệm.

-

Chỉ thực hiện với 2 đối tượng lục bình và bèo tấm

-

Chưa có điều kiện thực hiện mô hình thực nghiệm ở một diện tích đủ lớn
để có thể thấy rõ hơn mức độ xử lý nước thải của lục bình, bèo tấm trên
thực tế

1.6. Ý nghĩa của đề tài
Thông qua nghiên cứu của đề tài để góp phần làm sáng tỏ thêm việc sử dụng
thực vật nổi để xử lý nước thải. Có thể coi đây là một phương pháp xử lý hài hòa
giữa lợi ích kinh tế và lợi ích môi trường, mang tính kinh tế cao và phù hợp với điều
kiện nước ta, đặc biệt là vùng ngoại thành đang được đô thị hóa.
Hạn chế ô nhiễm nguồn nước, bảo đảm chất lượng môi trường sống của con
người.

GVHD: TH.S LÂM VĨNH SƠN

Trang 14

SVTH: TRẦN NHẬT LINH


Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của thực vật nổi: lục bình, bèo

CHƯƠNG II: TỔNG QUAN VỀ THỰC VẬT THỦY
SINH

2.1. Giới thiệu chung
Các loài thực vật không chỉ tồn tại ở trên mặt đất, mà chúng
còn tồn tại cả những vùng đất ngập nước.
Những thực vật sống ở những vùng ngập nước được gọi là thực
vật thủy sinh. Các loài thủy sinh thuộc loài thảo mộc, thân mềm.
Quá trình quang hợp của các loài thủy sinh hoàn toàn giống các
thực vật trên cạn. Các chất dinh dưỡng được hấp thụ qua rễ và qua lá.
Ở lá của các loài thực vật (kể cả thực vật thủy sinh) đều có nhiều
khí khổng. Mỗi một cm² bề mặt lá có khoảng 100 lổ khí khổng. Qua lổ
khí khổng này, ngoài sự trao đổi khí còn có sự trao đổi các chất dinh

dưỡng. Do đó, lượng vật chất đi qua lổ khí khổng để tham gia quá trình
quang hợp không nhỏ. Ở rễ, các chất dinh dưỡng vô cơ được lông rễ
hút và chuyển hoá lên lá để tham gia quá trình quang hợp. Như vậy vật
chất có trong nước sẽ được chuyển qua hệ rễ của thực vật thủy sinh và
đi lên lá. Lá nhận ánh sáng mặt trời để tổng hợp thành vật chất hữu
cơ. Các chất hữu cơ này cùng với các chất khác xây dựng nên tế bào
GVHD: TH.S LÂM VĨNH SƠN

Trang 15

SVTH: TRẦN NHẬT LINH


Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của thực vật nổi: lục bình, bèo

và tạo ra sinh khối. Thực vật chỉ tiêu thụ các chất hữu cơ hoà tan. Các
chất vô cơ không được thưc vật tiêu thụ trực tiếp mà phải qua quá trình
vô cơ hoá nhờ hoạt động của vi sinh vật. Vi sinh vật sẽ phân hủy các
hợp chất hữu cơ và chuyển chúng thành các chất và hợp chất vô cơ
hoàn tan. Lúc đó thực vật mới có thể sử dụng chúng để tiến hành trao
đổi chất.
Chính vì thế, thực vật không thể tồn tại và phát triển trong môi
trường chỉ chứa các chất hữu cơ mà không có mặt của vi sinh vật.
Quá trình vô cơ hoá bởi vi sinh vật và quá trình hấp thụ các chất vô cơ
hoà tan bởi thực vật thủy sinh tạo ra hiện tượng giảm vật chất có trong
nước. Nếu đó là nước thải thì quá trình này được gọi là quá trình tự
làm sạch sinh học.

vô cơ hoá
Các chất hữu cơ

quang hợp
Các chất vô cơ hoà tan

Sinh khối

thực vật

sinh khối vi sinh vật
Hình 2.1 Quá trình chuyển hoá các chất hữu cơ nhờ vi sinh vật và
thực vật
Quá trình này thường xảy ra trong thiên nhiên ở những mức độ
khác nhau. Tác động của con người vào quá trình trên thường rất mạnh.
Nếu không có sự hiểu biết sẽ làm chậm hoặc làm ngưng trệ quá trình
chuyển hoá trên. Nếu có sự hiểu biết, chúng ta có thể làm tăng nhanh
quá trình chuyển hoá trên. Việc làm tăng nhanh quá trình chuyển hoá
trên ở các dạng nước thải nhờ vi sinh vật và nhờ thực vật thủy sinh là

GVHD: TH.S LÂM VĨNH SƠN

Trang 16

SVTH: TRẦN NHẬT LINH


Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của thực vật nổi: lục bình, bèo

phương pháp được nhiều cơ sở khoa học nghiên cứu và áp dụng rất
thành công trong nhiều loại nước thải.
2.2. Những nhóm thực vật thuỷ sinh

Tuy không đa dạng như thực vật phát triển trên cạn, nhưng thực vật
thủy sinh cũng phát triển rất phong phú ở nhiều khu vực trên trái đất.
Để tồn tại được trong môi trường nước khác nhau đòi hỏi mỗi loài thực
vật phải có sự tiến hóa và tính thích nghi rất cao. Chính do sự tiến hóa
và tính thích nghi này mà các loài thực vật thủy sinh có những đặc
điểm riêng, khác với thực vật trên cạn.
Cần lưu ý rằng, không phải tất cả các loài thực vật thủy sinh
đều có thể sử dụng để xử lý môi trường nước. Chỉ có một ít trong số
thực vật thủy sinh mới có những tính chất phù hợp cho việc xử lý môi
trường nước ô nhiễm.
Thực vật thủy sinh được sử dụng để xử lý nước ô nhiễm được
chia ra làm ba nhóm lớn.
2.2.1. Nhóm thực vật thủy sinh ngập nước (submerged plant)
Những thực vật sống trong lòng nước (phát triển dưới bề mặt
nước) được gọi là thủy sinh ngập nước. Đặc điểm quan trọng của các
loài thực vật thủy sinh ngập nước là tiến hành quang hợp hay các quá
trình trao đổi chất hoàn toàn trong lòng nước.
Khi thực vật thủy sinh sống hẳn trong lòng nước, có rất nhiều quá
trình xảy ra không giống như thực vật sống trên cạn. những quá trình đó
bao gồm
2.2.1.1. Thứ nhất
Ánh sáng từ mặt trời không trực tiếp tác động vào diệp lục có
ở lá mà mà ánh sáng mặt trời đi qua một lớp nước. Một phần năng
lượng của ánh sáng mất đi do sự hấp thụ của các chất hữu cơ có trong
nước. Chính vì thế, phần lớn các thực vật thủy sinh sống ngập trong
GVHD: TH.S LÂM VĨNH SƠN

Trang 17

SVTH: TRẦN NHẬT LINH

Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của thực vật nổi: lục bình, bèo

nước bắt buộc phải thích nghi với ánh sáng kiểu này. Mặt khác ánh
sáng mặt trời chỉ có thể đâm xuyên vào nước với mức chiều sâu
nhất đònh. Quá mức độ đó, tác động của ánh sáng sẽ yếu dần đến
lúc bò triệt tiêu. Điều đó cho thấy một thực tế là các loài thực vật
ngập nước chỉ có thể sống ở một khoảng chiều sâu nhất đònh của
nước, hay nói cách khác là chúng chỉ có thể phát triển ở vùng nước
sâu. Không có ánh sáng mặt trời xuyên qua thì không có thực vật pháp
triển. Như vậy, ánh sáng mặt trời đâm xuyên qua vào nước phụ thuộc
vào 2 yếu tố:
+ Độ đục của nước;
+ Chiều sâu của nước.
Ánh sáng mặt trời có tác dụng tốt nhất ở chiều sâu của nước
là 50 cm trở lại. Chính vì thế, chúng ta thấy phần lớn các thực vật ngập
nước phát triển nhiều ở chiều sâu này (tính từ bề mặt nước)

2.2.1.2. Thứ hai
Khí CO2 trong nước không nhiều như CO2 có trong không khí. Khả
năng CO2 có trong nước thường những nguồn sau:
-

Từ quá trình hô hấp của vi sinh vật

-

Từ quá trình phản ứng hóa học

-

Từ quá trình hòa tan của không khí

Các quá trình hô hấp thải CO2 thường xảy ra trong điều kiện thiếu
oxy. Các phản ứng hóa học chỉ xảy ra trong môi trường nước chứa
nhiều cacbonat. Khả năng hòa tan CO2 từ không khí rất hạn chế. Chúng
chỉ xảy ra ở bề mặt nước và khả năng này thường giới hạn ở độ
dày của nước khoảng 20 cm kể từ bề mặt nước. Chính vì những hạn chế
này mà các loài thực vật thủy sinh thường phải thích nghi hết sức mạnh
với môi trường thiếu CO2.
GVHD: TH.S LÂM VĨNH SƠN

Trang 18

SVTH: TRẦN NHẬT LINH


Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của thực vật nổi: lục bình, bèo

2.2.1.3. Thứ ba
Việc cạnh tranh CO2 trong nước xảy ra rất mạnh giữa thực vật thủy
sinh và tảo, kể cả với vi sinh vật quang năng.
Ở những lưu vực nước không chuyển động có sự hạn chế rất lớn
lượng CO2, nhưng ở những dòng chảy hay có sự khuấy động, lượng CO2
từ không khí sẽ tăng lên.
Những thực vật ngập nước tồn tại hai dạng. Một dạng thực vật có
rễ bám vào đất, hút chất dinh dưỡng trong đất, thân và lá ngập trong
nước, một dạng thân và lá lơ lững trong lòng nước.
2.2.2. Nhóm thực vật trôi nổi (floating plants)

Thực vật trôi nổi phát triển rất nhiều ở các nước nằm trong
vùng nhiệt đới. Các loài thực vật này phát triển trên bề mặt nước, bao
gồm hai phần, phần lá và thân mềm nổi trên bề mặt nước. Đây là
phần nhận ánh sáng mặt trời trực tiếp. Phần dưới nước là rễ, rễ các
loài thực vật này là rễ chùm. Chúng phát triển trong lòng môi trường
nước, nhận các chất dinh dưỡng trong nước và chuyển lên lá, thực hiện
các quá trình quang hợp. Các loài thực vật trôi nổi phát triển và sinh
sản rất mạnh, nhiều khi chúng gây ra những vấn nạn sinh khối.
Nhóm thực vật này bao gồm ba loài sau: lục bình (water hyacinth),
bèo tấm (duck week), rau diếp nước (water lettuce). Những loài thực vật
này nổi trên mặt nước và chúng thường chuyển động trên mặt nước
theo gió thổi, sóng nước hay theo dòng nước chảy của nước. Ở những
khu vực nước không chuyển động , các loài thực vật này sẽ bò dồn về
một phía theo chiều gió.
Khi thực vật chuyển động sẽ kéo theo rễ của chúng quét trong
lòng nước, các chất dinh dưỡng sẽ thường xuyên tiếp xúc với rễ và
được hấp thụ qua rễ.Mặt khác, rễ của các loài thực vật này như những
giá thể rất tuyệt vời để vi sinh vật bám vào đó, phân hủy hay tiến
hành quá trình vô cơ hóa các chất hữu cơ có trong nước thải. So với
GVHD: TH.S LÂM VĨNH SƠN

Trang 19

SVTH: TRẦN NHẬT LINH


Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của thực vật nổi: lục bình, bèo

thực vật gập nước, thực vật trôi nổi có khả năng xử lý các chất ô
nhiễm rất cao.

Ở nhiều nước nhiệt đới, các loài thực vật trôi nổi này,
đặc biệt là loài lục bình phát triển rất nhanh ở các dòng sông. Một
mặt, lục bình làm giảm khả năng gây ô nhễm của nước, mặt khác
chúng làm tắc nghẽn dòng chảy và gây ra hiện tượng ùn tắc lưu thông.
2.2.3. Thực vật nửa ngập nước (emergent plant)
Đây là loài thực vật có rễ bám vào đất và một phần thân ngập
trong nước. Một phần thân và toàn bộ lá của chúng lại nhô hẳn trên
bề mặt nước. Phần rễ bám vào trong đất ngập trong nước, nhận các
chất dinh dưỡng có trong đất, chuyển chúng lên lá trên mặt nước để
tiến hành quá trình quang hợp. Thuộc các nhóm này là các loài cỏ
nước và các loài lúa nước. Việc làm sạch môi trường nước đối với
các loài thực vật này chủ yếu ở phần lắng ở đáy lưu vực nước.
Những vật chất lơ lững thường ít hoặc không được chuyển hóa. Các
loài thân cỏ thuộc nhóm này bao gồm: cỏ đuôi mèo (cattails), sậy
(reed), cỏ lỏi bấc (bulrush).
Các loại thực vật thủy sinh trong quá trình phát triển phụ thuộc
vào các điều kiện môi trường nước như sau:
-

Nhiệt độ

-

Ánh sáng

-

Chất dinh dưỡng và cơ chất có trong nước

-

pH của nước

-

Các chất khí hòa tan trong nước

-

Độ mặn (hàm lượng muối) có trong nước

-

Các chất độc hại có trong nước

-

Dòng chảy của nước

GVHD: TH.S LÂM VĨNH SƠN

Trang 20

SVTH: TRẦN NHẬT LINH


Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của thực vật nổi: lục bình, bèo

-

Sinh thái của nước

2.2.4. Một số loài thực vật thủy sinh có khả năng xử lý nước
thải
2.2.4.1. Lục bình

Hình 2.2

Lục bình
(Nguồn: Bách khoa toàn thư mở Wikipedia)

a.Tên
Tên tiếng việt: Lục bình, bèo tây hay bèo Nhật Bản.
Tên khoa học: Eichhornia crassipes
Giới: Plantae
Ngành: Magnoliophyta
Lớp: Liliopsida
Bộ: Liliales
Họ: Pontederiaceae
Chi: Eichhornia
b. Nguồn gốc
Cây lục bình Nam Bộ có nguồn gốc ở Brazil, nhập vào Việt Nam
từ năm 1905.
c. Đặc điểm
GVHD: TH.S LÂM VĨNH SƠN

Trang 21

SVTH: TRẦN NHẬT LINH

Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của thực vật nổi: lục bình, bèo

Lục bình là loài cỏ thủy sinh, thân ngắn có chùm lông ở giữa,
với dạng lá hình tròn, màu xanh lục, láng và nhẵn mặt. Lá cuống vào
nhau như những cánh hoa, gân hình cung, mòn, đa sắc. Cuống lá rất xốp
thường phù to tạo thành phao, hình lọ lục bình ngắn và to ở cây non, hay
kéo dài đến 30 cm ở cây già. Rễ lục bình trông như lông vũ sắc đen
buông rủ xuống nước, dài đến 1m. Hoa lục bình màu xanh nhạt hoặc xanh
tím tạo thành chùm đứng, đài và tràn hoa cùng đính ở gốc, cánh hoa
trên có đốm vàng, 3 tâm bì nhưng chỉ có 1 tâm bì thụ, 6 tiếu nhò với 3
dài và 3 ngắn. Trái lục bình là nang có 3 buồng, bì mỏng nhiều hột.
Thường mọc nổi trên mặc nước hay bám vào đất bùn của các vùng
nước ngọt có nhiệt độ từ 10 – 400C, nhưng sinh trưởng mạnh nhất ở nhiệt
độ 20 - 300C. Lục bình sinh sản rất mạnh, 1 cây mẹ có thể đẻ con, tăng
số gấp đôi sau mỗi 2 tuần. Ở Việt Nam lục bình thường phát triển rất
mạnh ở các ao hồ, ven sông, sống thành quần thể sát bờ sông hoặc
kênh rạch.
c. Sử dụng
Ở dạng tự nhiên, loại lục bình này có tác dụng hấp thụ những
kim loại nặng (như chì, thủy ngân và strontium) và vì thế có thể dùng để
xử lý ô nhiễm môi trường.
Ngoài ra còn dùng làm thức ăn cho gia súc, dùng làm nấm rơm,
làm phân chuồng
Trong y học thuốc Nam, lá lục bình đem giả với muối rồi đem đắp
lên ung nhọt sẽ làm giảm sưng.
Còn có công dụng thủ công nghiệp. Xơ lục bình phơi khô có thể
chế biến để dùng bện thành dây, thành thừng rồi dệt thành chiếu,
hàng thủ công, hay bàn ghế.
2.2.4.2. Bèo tấm

GVHD: TH.S LÂM VĨNH SƠN

Trang 22

SVTH: TRẦN NHẬT LINH


Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của thực vật nổi: lục bình, bèo

Hình

2.3 Bèo tấm
(Nguồn: Bách khoa toàn thư mở Wikipedia)

a. Tên
Tên khoa học: Lemnoideae
Giới: Plantae
Bộ: Alismatales
Họ: Araceae
b. Đặc điểm
Các loài thực vật này rất đơn giản, chúng thiếu thân hoặc lá,
nhưng bao gồm cấu trúc nhỏ giống như lưỡi lam trôi nổi trên hay chỉ ngay
dưới bề mặt nước, có hoặc không có rễ con đơn giản. Sự sinh sản của
chúng diễn ra chủ yếu là vô tính, nhờ nảy chồi, nhưng thỉnh thoảng thì
hoa, bao gồm 2 nhò hoa và một nhụy hoa (đôi khi gọi nó là cụm hoa gồm
3 hoa đơn tính) cũng được sinh ra. Quả là một loại túi nhỏ, một cái túi
chứa không khí và hạt, nhằm mục đích có thể nổi được. Hoa của chi
Wolffia là nhỏ nhất trong thế giới các loài hoa, nó chỉ dài 0,3 mm
Bèo tấm là nguồn thức ăn quan trọng cho các loại chim nước,

cũng như được sử dụng. Một số loài bèo tấm được nuôi trồng trong các
bể cá cảnh nước ngọt và ao hồ, chúng phát triển khá nhanh, mặc dù
GVHD: TH.S LÂM VĨNH SƠN

Trang 23

SVTH: TRẦN NHẬT LINH


Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của thực vật nổi: lục bình, bèo

trong các ao hồ lớn có thể là rất khó loại trừ một khi chúng đã có
mặt. Bèo tấm có vai trò quan trọng trong việc khắc phục tình trạng dư
thừa các chất dinh dưỡng dạng khoáng chất trong các ao hồ bằng biện
pháp sinh học do chúng phát triển nhanh và hấp thụ phần lớn các chất
này, cụ thể là các nitrat và photphat. Nó cũng làm giảm tỷ lệ bay hơi
của nước.
2.2.4.3. Một số loài thực vật xử lý nước thải khác
a. Cỏ vetiver
Họ: Gramanae
Tộc: Andropogoneae
Tên khoa học: Vetiver zizanioides
Tên thường gọi: Vetiver grass, cỏ hương bài...

Hình 2.4 Cỏ

vetiver
(Nguồn: www.ctu.edu.vn)

b. Cây bông súng

Tên khoa học: Nymphaea rubra Roxb. ex Salisb

GVHD: TH.S LÂM VĨNH SƠN

Trang 24

SVTH: TRẦN NHẬT LINH


Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải của thực vật nổi: lục bình, bèo

Hình 2.5 Cây

bông súng
(Nguồn: www.ctu.edu.vn)

c. Cỏ voi
Tên thường gọi: cỏ voi, Napier, Elephant grass,...
Họ: Geminae

Hình 2.6 Cỏ

voi (Nguồn:
www.khuyennongvn.gov.vn)

d. Cây rau mác
Tên khoa học: Sagttiaria trofolis L
Họ: Alismataceae

GVHD: TH.S LÂM VĨNH SƠN

Trang 25

SVTH: TRẦN NHẬT LINH