Nghiên cứu sử dụng công nghệ thân thiện để xử lí ao hồ bị ô nhiễm hữu cơ ở vùng nông thôn

[2,3,8]. - Các phương pháp phân tích, đánh giá nồng độ các chất gây ơ nhiễm COD, BOD, Tổng nitơ, Tổng photpho,...[3]. - Phương pháp phân tích vi sinh vật [2]. III. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 3.1. Kết quả khảo sát các ao hồ ơ nhiễm tại các vùng nơng thơn Khi tiến hành khảo sát thực tế tại các ao hồ ở các vùng nơng thơn thuộc tỉnh Hà Nam, bằng các đánh giá cảm quan cho thấy, phần lớn các ao hồ đều ở tình trạng ơ nhiễm ở các mức độ khác nhau. Màu nước I . MỞ ĐẦU Hiện nay, sự phát triển khơng ngừng của các ngành kinh tế, ngồi việc gĩp phần nâng cao chất lượng cuộc sống của người dân thì cũng đang làm phát sinh nhiều vấn đề về mơi trường. Ngồi ra quá trình đơ thị hĩa ồ ạt tại các vùng nơng thơn và sự bùng nổ dân số là nguyên nhân khiến mơi trường ngày càng ơ nhiễm [7]. Ao hồ tại các khu dân cư, đặc biệt là ở các vùng nơng thơn luơn cĩ những vai trị quan trọng đối với sinh hoạt và sản xuất, tạo cảnh quan, điều hịa khí hậu, cân bằng sinh thái và mơi trường [4,6]. Ở Hà Nam nĩi riêng và cả nước nĩi chung, nhu cầu sử dụng mặt bằng phục vụ sản xuất, kinh doanh và làm nhà ở ngày càng tăng, việc san lấp ao hồ đã và đang diễn ra ồ ạt tại các địa phương khiến diện tích nước mặt ngày càng suy giảm. Tuy nhiên, việc san lấp ao hồ để phát triển kinh tế cũng như làm nhà ở thiếu quy hoạch, khơng đồng bộ, đang làm gia tăng ơ nhiễm mơi trường. Rác thải sinh hoạt, nước thải sinh hoạt giàu chất hữu cơ và chất thải nơng nghiệp, đặc biệt là chất thải ngành chăn nuơi quy mơ gia đình hiện đang được đổ thải trực tiếp tại các hệ thống kênh mương và ao hồ chưa qua xử lý khiến nước ao hồ dần bị ơ nhiễm, làm suy giảm những vai trị quan trọng của ao hồ đối với mơi trường cũng như đời sống của người dân, khiến các ao hồ này cịn trở thành những nguồn gây dịch bệnh tiềm tàng ngay trong các khu dân cư [4]. Từ thực tế đĩ, chúng tơi đã tiến hành nghiên cứu ứng dụng các cơng nghệ thân thiện mơi trường để xử lý ao hồ bị ơ nhiễm hữu cơ tại các vùng nơng thơn, làm sạch các ao hồ bị ơ nhiễm để gĩp phần làm trong lành khơng gian sống cho người dân. II. PHƯƠNG PHÁP VÀ VẬT LIỆU NGHIÊN CỨU 2.1. Vật liệu nghiên cứu - Chế phẩm vi sinh vật Sagi Bio -2 do Phịng Vi sinh vật mơi trường, Viện Cơng nghệ mơi trường sản xuất từ các chủng vi khuẩn Bacillus, Lactobacillus và nấm men Saccharomyces. NGHIÊN CU S DNG CƠNG NGH THÂN THIN Đ X LÝ AO H B Ơ NHIM H U C VÙNG NƠNG THƠN Tăng Thd Chính, Nguyan Thd Hịa, Đ]ng Thd Mai Anh, Vũ Lê Minh Vibn Cơng nghb Mơi trRlng, Vibn Hàn lâm Khoa hec và Cơng nghb Vibt Nam đen sẫm, mùi tanh hơi khĩ chịu, rác thải sinh hoạt trơi nổi trên khắp mặt ao cũng như khu vực xung quanh bờ các ao khảo sát, các loại bèo cũng phát triển dầy đặc, che kín mặt ao, ở một số ao cịn cĩ hiện tượng cá chết. Chúng tơi đã tiến hành lấy mẫu phân tích, nghiên cứu để đưa ra quy trình ứng dụng cơng nghệ thân thiện mơi trường phù hợp để tiến hành xử lý. Ký hiệu mẫu STT Chỉ tiêu phân tích N1 N2 N3 N4 N5 QCVN 08:2008/B TNMT (B2) 1 pH 6,2 5,9 5,8 7,2 6,5 5,5 – 9 2 Do (mg/l) 1,7 2,2 2,4 2,0 1,8 • 2 3 Bod5 (mg/l) 255 114 110 195 155 25 4 Cod (mg/l) 340 285 235 375 410 50 5 Tss (mg/l) 132 129 147 172 168 100 6 N-No2 (mg/l) 1,14 1,04 1,05 0,78 0,98 0,05 7 Nitrat (NO-3), (mg/l) 11,82 12,01 11,78 11,80 11,96 15 8 Phosphat (PO4)3-), (mg/l) 1,44 1,51 1,29 1,32 1,48 0,5 9 H2S (mg/l) 0,36 0,23 0,18 1,02 0,42 - 10 Cadimi (mg/l) 0,006 0,007 0,005 0,01 0,008 0,01 11 Crom (mg/l) 0,05 0,07 0,05 0,03 0,01 1 12 Chì (mg/l) 0,031 0,022 0,052 0,041 0,014 0,05 13 Thủy ngân (mg/l) 0,001 0,001 0,002 0,001 0,001 0,002 14 Asen (mg/l) 0,041 0,050 0,042 0,036 0,030 0,1 15 Tổng vi khuẩn hiếu khí (CFU/ml) 2,0.106 3,0.105 1,0.105 2,0.105 1,0.106 - 16 Tổng vi khuẩn kị khí (CFU/ml) 3,0.10 1 2,0.101 0 1,0.101 3,0.101 - 17 Coliform (MPN/100ml) 9000 9100 75000 36000 56000 10000 18 E.Coli ( MPN /100ml) 1800 900 1300 1700 17000 200 19 Salmonella (CFU/ml) 1,0.103 2,0.102 1,0.102 3,0.102 2,0.103 0 20 Chlorophyl A (g/l) 70 81 62 135 95 - BUng 1. Ting hnp k^t quU phân tích các mYu nRkc ao hh khUo sát tSi huybn Duy Tiên, tcnh Hà Nam Chú thích: Các ao khảo sát thuộc làng Vũ Xá – Yên Bắc – Duy Tiên – Hà Nam K^t quU nghiên cqu KHCN Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 1,2&3-201412 gom rác thải sinh hoạt trơi nổi trong ao. Bước 2. Sử duxng hĩa chất PAC, LTH10 để xử lý (oxy hĩa, kết lắng các chất hữu cơ khĩ phân hủy trong nước). Bước 3. Bổ sung chế phẩm VSV Sagi Bio-2 gồm các chủng vi sinh vật cĩ tác dụng phân giải các hợp chất hữu cơ dùng để xử lý các chất hữu cơ cĩ trong nước và trong bùn đáy, bổ sung và tạo điều kiện cho các vi sinh vật cĩ lợi phát triển, làm tăng khả năng tự làm sạch của ao. Bước 4. Sử dụng thực vật thủy sinh (bèo Nhật Bản, bèo cái, rau muống,) để hấp thụ các chất khống do vi sinh vật phân giải các hợp chất hữu cơ giải phĩng ra, tránh tái ơ nhiễm nước, đồng thời là giá thể giúp vi sinh vật phát triển, duy trì khả năng tự làm sạch của ao. đồng của nhân dân làng Vũ Xá. Ngồi ra, ao Chùa cịn nằm ngay bên cạnh giếng làng - nơi người dân vẫn sử dụng nước tại đây cho mục đích sinh hoạt, gây ảnh hưởng tới chất lượng nước và làm ảnh hưởng trực tiếp tới sức khỏe của người dân trong làng. Do vậy, đề tài đã chọn ao này để xử lý bằng cơng nghệ sinh thái được trình bày dưới đây. 3.2. Nghiên cứu xử lý nước ao ơ nhiễm hữu cơ Từ các kết quả khảo sát ở trên, chúng tơi nghiên cứu, lựa chọn và đưa ra quy trình xử lý ao hồ ơ nhiễm bằng chế phẩm thân thiện mơi trường, đảm bảo đơn giản, dễ thực hiện và đem lại hiệu quả cao nhất. Quy trình gồm các bước như sau: Bước 1. Dọn vệ sinh trong và xung quanh ao: vớt bèo, thu Qua kết quả phân tích cho thấy, pH của các mẫu nước đều nằm trong khoảng cho phép, nhưng nồng độ DO đều thấp hơn khá nhiều so với quy định. Kết quả nồng độ DO thu được tại các ao trong khu vực khảo sát thấp nhất là 1,7 mg/l và cao nhất là 2,4mg/l, hàm lượng oxy hịa tan trong nước là khá thấp, khơng đạt yêu cầu theo QCVN 08:2008/BTNMT. Hàm lượng các kim loại nặng đều thấp hơn so với quy định cho phép. Tuy nhiên, hàm lượng COD của tất cả các ao khảo sát đều rất cao, vượt nhiều lần so với quy định đã cho phép. Ví dụ như ở mẫu N1, nồng độ COD là 340mg/l, gấp hơn 10 lần so với quy định và mẫu N5 nồng độ COD là 410mg/l, gấp hơn 13 lần so với quy định. Khơng những thế, tất cả các mẫu nước tại các địa điểm khảo sát này đều cĩ nồng độ các chất dinh dưỡng (nitơ và photpho) cao hơn so với quy định chất lượng nước mặt đối với nước thải loại B2. Các kết quả phân tích vi sinh cho thấy, mật độ các loại vi sinh vật gây bệnh rất cao, số vi khuẩn Coliform, E.coli, Salmonella trong các mẫu nước đều vượt quá quy định cho phép, nồng độ Chlorophyl A tại các ao hồ rất cao, cĩ ao lên tới 135 µg/L. Từ kết quả khảo sát nhận thấy, ao Chùa (N5) của làng Vũ Xá, xã Yên Bắc ngồi vai trị điều hịa khí hậu, cảnh quan, cịn là nơi tập trung văn hĩa - lịch sử, nơi sinh hoạt cộng Hình 1. St ơ nhiam cpa ao Chùa, làng Vũ Xá, Yên B[c, Duy Tiên, Hà Nam (trRkc khi xr lý) K^t quU nghiên cqu KHCN 13Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 1,2&3-2014 3.3. Đánh giá hiệu quả xử lý thơng qua các chỉ tiêu hĩa lý Để đánh giá hiệu quả xử lý ao hồ ơ nhiễm của chế phẩm thân thiện mơi trường chúng tơi đã tiến hành đo đạc tại hiện trường cũng như lấy mẫu phân tích định kỳ. Sau khi xử lý bằng các chế phẩm thân thiện mơi trường, bằng đánh giá cảm quan và ghi nhận ý kiến người dân xung quanh ao như sau: mùi tanh thối khĩ chịu giảm dần, đến ngày thứ 10 gần như khơng cịn mùi; màu nước dần trở nên sạch hơn, thay thế màu đen sẫm trước khi xử lý, nước trong hơn. Đặc biệt các chế phẩm thân thiện sử dụng trong quá trình xử lý khơng ảnh hưởng đến sức khỏe con người cũng như các lồi cá cĩ trong ao. Kết quả ở hình 2 cho thấy, nồng độ COD trong nước ao giảm rõ rệt theo thời gian sau khi xử lý. COD từ mức 410 mg/L giảm xuống và duy trì trong khoảng 50 mg/L, hàm lượng oxy hịa tan trong nước ao Đình được cải thiện đáng kể, từ 1,8 mg/L đã tăng lên và duy trì ở nồng độ 5,8 mg/L sau khi xử lý, tạo điều kiện thuận lợi cho các vi khuẩn hữu ích cũng như sinh vật trong ao sinh trưởng và phát triển, từ đĩ làm tăng khả năng tự xử lý của ao. Đây là những cơ sở chứng minh cho hiệu quả xử lý, sự tăng cường khả năng tự làm sạch của ao hồ ơ nhiễm chất hữu cơ mà chế phẩm vi sinh Sagi Bio-2 và thực vật thủy sinh mang lại. Kết quả ở hình 3 cho thấy, nồng độ nitrat (tính theo N) và nồng độ photphat (tính theo P) trong nước ao giảm đáng kể và duy trì ở mức cho phép, với điều kiện dinh dưỡng duy trì như nước khơng bị phú dưỡng nên tảo chỉ phát triển trong giới hạn cho phép, ao sẽ khơng bị ơ nhiễm trở lại. 3.4. Hiệu quả xử lý các chỉ tiêu vi sinh vật gây bệnh Để đánh giá hiệu quả xử lý các chỉ tiêu vi sinh vật gây bệnh của các chế phẩm thân thiện mơi trường, chúng tơi tiến hành lấy mẫu và phân tích các chỉ tiêu như: Coliform, E.coli, Salmonella. Sau quá trình xử lý, khả năng tự làm sạch của ao đã được phục hồi và duy trì, mật Hình 2. St thay đii nhng đj COD, DO theo thli gian Hình 3. St thay đii nhng đj nitrat, photphat theo thli gian Thời gian duy trì (ngày) N ồn g độ C O D (M g/ L) H àm lư ợn g D O (m g/ L) Thời gian duy trì (ngày) N ồn g độ N itr at (M g/ L) N ồn g độ P ho sp ha t ( m g/ L) K^t quU nghiên cqu KHCN Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 1,2&3-201414 nguy cơ gây hại cho sức khỏe người dân và vật nuơi sinh sống trong ao. Kết quả ở hình 6 cho thấy, hàm lượng Chlorophyl A giảm đáng kể sau khi xử lý và duy trì ở mức thấp, là cơ sở chứng minh cho việc hạn chế sự phát triển của tảo, làm mất đi màu xanh cũng như mùi hơi tanh độ các vi sinh vật gây bệnh trong ao đã giảm xuống và duy trì trong khoảng quy định cho phép: mật độ Colifrom là 200 MPN/100ml, mật độ E.coli là 100MPN/100ml và số vi khuẩn Salmonella là 0 CFU/ml. Do vậy đã làm giảm khả năng phát triển thành ổ dịch bệnh của các vi sinh vật này, làm giảm các trong ao trong thời gian duy trì sau khi xử lý. Trong quá trình xử lý và duy trì, hàng ngày, một lượng nước thải sinh hoạt của các hộ dân cư xung quanh cũng như trong xĩm vẫn đổ thải trực tiếp vào ao. Với mật độ các vi khuẩn hữu ích của chế phẩm Sagi Bio- 2 bổ sung vào ao luơn duy trì ở mức cao, hoạt động hiệu quả, làm tăng khả năng tự xử lý của ao hồ trong khi vẫn tiếp nhận nguồn nước thải. Thực vật thủy sinh sinh trưởng và phát triển đã hấp thụ các chất dinh dưỡng trong nước ao làm cho nước khơng bị phú dưỡng tái ơ nhiễm. IV. KẾT LUẬN Sau quá trình xử lý cũng như thời gian duy trì hiệu quả xử lý, bằng các đánh giá cảm quan cũng như các kết quả phân tích trong phịng thí nghiệm, chúng tơi đưa ra một số kết luận như sau: - Quá trình xử lý ao Chùa làng Vũ Xá, xã Yên Bắc, huyện Duy Tiên, tỉnh Hà Nam bằng các chế phẩm thân thiện mơi trường khơng ảnh hưởng tới sức khỏe con người cũng như động vật, thực vật thủy sinh trong ao. Mùi hơi tanh trong ao gần như khơng cịn, nước ao sạch dần và đạt loại B2 theo QCVN 08:2008/BTNMT sau 1 tháng xử lý. - Nồng độ COD giảm xuống và luơn duy trì ở mức cho phép theo các quy chuẩn dưới 50 mg/L; nồng độ oxy hịa tan trong nước tăng đáng kể, lên Hình 4. St thay đii Coliform, E.coli theo thli gian Hình 5. St thay đii Salmonella theo thli gian Thời gian duy trì (ngày) Thời gian duy trì (ngày) C hỉ s ố C oi lir or m , E .c ol i M ật đ ộ S al m on el la (m g/ L) K^t quU nghiên cqu KHCN 15Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 1,2&3-2014 mức 5,8 mg/L; nồng độ tổng nitơ, tổng phốt pho được đưa về mức cho phép theo quy định. - Mật độ các vi khuẩn hữu ích được duy trì ở mức cao để duy trì khả năng tự làm sạch của ao hồ; mật độ các vi sinh vật gây bệnh giảm rõ rệt, Salmonella cĩ thời điểm là 0 CFU/100ml; Coliform và E.Coli luơn duy trì dưới mức cho phép tới 103 - 104 lần. - Việc kết hợp thực vật thủy sinh để xử lý nước ao hồ ngồi việc gĩp phần vào việc duy trì hiệu quả xử lý, làm tăng khả năng tự làm sạch của ao hồ cịn tạo cảnh quan đẹp, mang lại khơng gian sống trong lành cho người dân trong khu vực. TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]. Tăng Thị Chính, Đặng Đình Kim, Phan Thị Tuyết Minh, Lê Thanh Xuân, Nghiên cứu sản xuất và ứng dụng một số chế phẩm vi sinh vật để xử lý chất thải hữu cơ, Tạp chí Khoa học – Đại học Quốc gia Hà Nội 22 (No3B PT) (2006) 38 – 44. [2]. Nguyễn Lân Dũng và các cộng sự, Một số phương pháp nghiên cứu vi sinh vật, Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật, Hà Nội, 1985. [3]. Lê Đức, Trần Khắc Hiệp, Nguyễn Xuân Cự, Phạm Văn Khang, Nguyễn Ngọc Minh, Một số phương pháp phân tích mơi trường, Nhà xuất bản Đại học Quốc Gia Hà Nội, Hà Nội, 2004. [4]. Trần Đức Hạ, Phạm Tuấn Hùng, Nguyễn Đức Tồn, Nguyễn Hữu Hịa, Bảo vệ và quản lý tài nguyên nước, Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội, 2009. [5]. Lương Đức Phẩm, Cơng nghệ xử lý nước thải bằng biện pháp sinh học, Nhà xuất bản Giáo dục, Hà Nội, 2003. [6]. Vũ Trung Tạng, Cơ sở sinh thái học, Nhà xuất bản Giáo dục, Hà Nội, 2007. [7]. Bộ Tài nguyên Mơi trường, 2010, Báo cáo mơi trường Quốc gia 2010. [8]. Quy chuẩn kĩ thuật Quốc gia về chất lượng nước mặt QCVN 08-2008/BTNMT, Hà Nội, 2008. Hình 6. St thay đii nhng đj Chlorophyl A theo thli gian Hình 7. Ao Chùa Vũ Xá sau khi xr lý Thời gian duy trì (ngày) H àm lư ợn g C ho lo ro ph yl K^t quU nghiên cqu KHCN Tạp chí Hoạt động KHCN An toàn - Sức khỏe & Môi trường lao động, Số 1,2&3-201416