Kim Lavane * , Trần Hoàng Phúc , Lý Minh Tâm , Trần Thị Kim Loan , Nguyễn Trường Huy Võ Thị Kiều Trinh

* Tác giả liên hệ (klavane@ctu.edu.vn)

Abstract

This study aimed to evaluate the applicability of Napier grass (Pennisetum purpureum) in subsurface flow constructed wetlands to treat domestic wastewater. The study was conducted on a laboratory scale system planting Napier grass on the filtratrion bed using beehive charcoal slag. An unplanted control treatment was also conducted in parallel. Wastewater was fed into the wetlands with a hydraulic loading rate of 35 L/m2/day. Results showed that the concentrations of  TSS, BOD5, N-NH4+, N-NO3-, P-PO43- in the treated wastewater meet the technical regulation QCVN 14:2008/BTNMT (column A). Napier grass grew well and contributed to the removal efficiencies of pollutants in domestic wastewater, especially N-NO3- and P-PO43-. However, the total coliform concentration still exceeded the standard concentration even though the removal rates of planted and unplanted treatments were 95.1% and 98.5%, respectively. Ultimately, this study indicated that Napier grass can be planted in subsurface flow constructed wetlands to remove pollutants in domestic wastewater.

Keywords: Napier grass, constructed wetland, domestic wastewater

Tóm tắt

Nghiên cứu này đánh giá sự phát triển và vai trò cỏ voi (Pennisetum purpureum) trồng trong đất ngập nước nhân tạo dòng chảy ngầm xử lý nước thải sinh hoạt. Nghiên cứu được thực hiện với mô hình phòng thí nghiệm trồng cỏ voi trên nền lọc xỉ than tổ ong. Mô hình đối chứng không trồng thực vật cũng được tiến hành song song. Nước thải sinh hoạt được cấp vào hệ thống với tải nạp là 35 L/m2/ngày. Kết quả nghiên cứu cho thấy các chỉ tiêu lý hóa trong nước thải như TSS, BOD5, N-NH4+, N-NO3-, P-PO43- sau xử lý đạt QCVN 14:2008/BTNMT (cột A). Cỏ voi phát triển tốt và góp phần nâng cao hiệu suất loại bỏ chất ô nhiễm trong nước thải, đặc biệt là N-NO3- và P-PO43-. Tuy nhiên, tổng coliform trong nước thải sau xử lý cao hơn quy chuẩn mặc dù hiệu suất xử lý của 2 mô hình đạt 95,1% và 98,5%. Nghiên cứu chỉ ra rằng cỏ voi phát triển tốt và có thể chọn để trồng trong đất ngập nước nhân tạo dòng chảy ngầm để loại bỏ chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt.

Từ khóa: Cỏ voi, đất ngập nước nhân tạo, nước thải sinh hoạt

Article Details

Tài liệu tham khảo

Alexandros, S. I., & Akratos, C. S. (2016). Removal of Pathogenic Bacteria in Constructed Wetlands: Mechanisms and Efficiency. In A. A. Ansari, S.

Gill, R. Gill, G. R. Lanza, & L. Newman (Eds.), Phytoremediation: Management of Environmental Contaminants, Volume 4 (pp. 327-346). Cham: Springer International Publishing.

Alexandros, S. I., & Akratos, C. S. (2016). Removal of Pathogenic Bacteria in Constructed Wetlands: Mechanisms and Efficiency. In A. A. Ansari, S. S. Gill, R. Gill, G. R. Lanza, & L. Newman (Eds.), Phytoremediation: Management of Environmental Contaminants, Volume 4 (pp. 327-346). Cham: Springer International Publishing.

Brix, H. (2003, May). Plants used in constructed wetlands and their functions. In 1st International Seminar on the use of Aquatic Macrophytes for Wastewater Treatment in Constructed Wetlands, edit. Dias V., Vymazal J. Lisboa, Portugal (pp. 81-109).

Cheng, X. Y., Chen, W. Y., Gu, B. H., Liu, X. C., Chen, F., Chen, Z. H., ... & Chen, Y. J. (2009). Morphology, ecology, and contaminant removal efficiency of eight wetland plants with differing root systems. Hydrobiologia, 623(1), 77-85. doi:10.1007/s10750-008-9649-9

Jampeetong, A., Brix, H., & Kantawanichkul, S. (2014). Effects of inorganic nitrogen form on growth, morphology, N uptake, and nutrient allocation in hybrid Napier grass (Pennisetum purpureum × Pennisetum americanum cv. Pakchong1). Ecological Engineering, 73, 653-658. https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2014.09.078

Jesus, J., Danko, A., Fiúza, A., & Borges, M. T. (2018). Effect of plants in constructed wetlands for organic carbonand nutrient removal: a review of experimental factors contributing to higher impact and suggestions for future guidelines. Environmental Science and Pollution Research, 25. doi:10.1007/s11356-017-0982-2

Klomjek, P. (2016). Swine wastewater treatment using vertical subsurface flow constructed wetland planted with Napier grass. Sustainable Environment Research, 26(5), 217-223. https://doi.org/10.1016/j.serj.2016.03.001

Lavane, K., Minh, T. N. N., Lê, N. T. T., Thu, D. T. C., & Ngân, N. T. C. (2018). Tái sử dụng xỉ than tổ ong làm vật liệu đệm trong lọc sinh học để xử lý nước thải hộ gia đình. Tạp chí Khoa học và Công nghệ Nông nghiệp Trường Đại học Nông Lâm Huế, 2(2), 9. doi:https://doi.org/10.46826/huaf-jasat.v2n2y2018.155

Lu, S. Y., Wu, F. C., Lu, Y. F., Xiang, C. S., Zhang, P. Y., & Jin, C. X. (2009). Phosphorus removal from agricultural runoff by constructed wetland. Ecological Engineering, 35(3), 402-409. https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2008.10.002

Maleko, D., Mwilawa, A., Msalya, G., Pasape, L., & Mtei, K. (2019). Forage growth, yield and nutritional characteristics of four varieties of napier grass (Pennisetum purpureum Schumach) in the west Usambara highlands, Tanzania. Scientific African, 6, e00214. https://doi.org/10.1016/j.sciaf.2019.e00214

Nivala, J., Wallace, S., Headley, T., Kassa, K., Brix, H., van Afferden, M., & Müller, R. (2013). Oxygen transfer and consumption in subsurface flow treatment wetlands. Ecological Engineering, 61, 544-554. https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2012.08.028

Osman, N., Roslan, A., Ibrahim, M., & Hassan, M. (2020). Potential use of Pennisetum purpureum for phytoremediation and bioenergy production: a mini review. Asia Pacific Journal of Molecular Biology and Biotechnology, 28, 14-26. doi:10.35118/apjmbb.2020.028.1.02

Pantip, K. (2016). Swine wastewater treatment using vertical subsurface flow constructed wetland planted with Napier grass. Sustainable Environment Research, 26(5), 217-223. https://doi.org/10.1016/j.serj.2016.03.001

Qin, J., Wang, J., Long, J., Huang, J., Tang, S., Hou, H., & Peng, P. (2022). Recycling of heavy metals and modification of biochar derived from Napier grass using HNO3. Journal of Environmental Management, 318, 115556. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2022.115556

Sawasdee, V., & Pisutpaisal, N. (2021). Potential of Napier grass Pak Chong 1 as feedstock for biofuel production. Energy Reports, 7, 519-526. https://doi.org/10.1016/j.egyr.2021.07.101

Stottmeister, U., Wießner, A., Kuschk, P., Kappelmeyer, U., Kästner, M., Bederski, O., . . . Moormann, H. (2003). Effects of plants and microorganisms in constructed wetlands for wastewater treatment. Biotechnology Advances, 22(1), 93-117. https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2003.08.010

Tuấn, L. A., Việt, L. H., & Guido, W. (2009). Đất ngập nước kiến tạo: NXB Nông nghiệp, TP. Hồ Chí Minh.

Việt, L. H., Ly, L. T. C., Ngọc, C. T. K., & Ngân, N. V. C. (2017). Sử dụng đất ngập nước xử lí nước thải sinh hoạt và tạo cảnh quan. Tạp chí Khoa học Đại học Sư phạm TP. Hồ Chí Minh, 14(3), 5.

Vohla, C., Alas, R., Nurk, K., Baatz, S., & Mander, Ü. (2007). Dynamics of phosphorus, nitrogen and carbon removal in a horizontal subsurface flow constructed wetland. Science of The Total Environment, 380(1), 66-74. https://doi.org/10.1016/j.scitotenv.2006.09.012

Vymazal, J. (2011). Plants used in constructed wetlands with horizontal subsurface flow: a review. Hydrobiologia, 674(1), 133-156. https://doi.org/10.1007/s10750-011-0738-9

Vymazal, J., Zhao, Y., & Mander, Ü. (2021). Recent research challenges in constructed wetlands for wastewater treatment: A review. Ecological Engineering, 169, 106318. https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2021.106318

Xu, Q., Huang, Z., Wang, X., & Cui, L. (2015). Pennisetum sinese Roxb and Pennisetum purpureum Schum. as vertical-flow constructed wetland vegetation for removal of N and P from domestic sewage. Ecological Engineering, 83, 120-124. https://doi.org/10.1016/j.ecoleng.2015.06.011

Yang, Q., Chen, Z.-H., Zhao, J.-G., & Gu, B.-H. (2007). Contaminant Removal of Domestic Wastewater by Constructed Wetlands: Effects of Plant Species. 49(4), 437-446. https://doi.org/10.1111/j.1744-7909.2007.00389.x