TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Tìm hiểu chung về phòng thí nghiệm
1.1.1 Khái niệm phòng thí nghiệm
Phòng thí nghiệm là môi trường lý tưởng để học tập, thực hành và nghiên cứu của học sinh, sinh viên và các nhà khoa học Tuy nhiên, đây cũng là nơi tiềm ẩn nhiều nguy cơ nếu không tuân thủ các quy tắc an toàn, có thể gây ra tai nạn hoặc thương tích Việc đảm bảo an toàn trong phòng thí nghiệm là vô cùng quan trọng để bảo vệ sức khỏe và tính mạng của mọi người Chính vì vậy, việc nắm vững các quy tắc an toàn phòng thí nghiệm giúp phòng tránh rủi ro và duy trì môi trường làm việc an toàn, hiệu quả.
Hiện nay, mặc dù người ta cố gắng hạn chế sử dụng hóa chất độc hại, nhưng việc sử dụng trong nghiên cứu vẫn là yếu tố không thể tránh khỏi Các hóa chất mới dùng trong thực nghiệm thường chỉ phát hiện ra các tính chất độc hại nghiêm trọng của chúng sau nhiều năm Để đảm bảo an toàn cho con người và môi trường, các phòng thí nghiệm cần tuân thủ các quy định về an toàn phòng thí nghiệm cũng như tiêu chuẩn quản lý phòng thí nghiệm nhằm nâng cao chất lượng và an toàn trong quá trình nghiên cứu.
Ngày nay, các phòng thí nghiệm đóng vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực của đời sống con người, đặc biệt trong nghiên cứu khoa học và dịch vụ Trong 5 năm gần đây, nhiều phòng thí nghiệm đã được xây dựng tại các cơ quan nghiên cứu và trường đại học tại Việt Nam để đáp ứng nhu cầu này Tuy nhiên, nếu các phòng thí nghiệm không tuân thủ các quy chuẩn chung, kết quả phân tích có thể khác nhau, gây khó khăn trong việc giải quyết các vấn đề liên quan của các bên liên quan và cơ quan chức năng Vì vậy, việc xây dựng hệ thống tiêu chuẩn chất lượng chung là cần thiết để đảm bảo độ tin cậy và sự thống nhất của kết quả đầu ra.
Hệ thống công nhận phòng thử nghiệm và hiệu chuẩn Việt Nam (VILAS) được thành lập chính thức từ năm 1995 theo Quyết định 1962/QĐ-TCCBKH của Bộ Khoa học, Công nghệ và Môi trường nhằm xác nhận các phòng thử nghiệm đạt tiêu chuẩn quốc gia VILAS đóng vai trò quan trọng trong việc nâng cao năng lực và uy tín của các phòng thử nghiệm, đảm bảo các kết quả thử nghiệm và hiệu chuẩn phù hợp với tiêu chuẩn quốc tế Hệ thống này góp phần thúc đẩy sự phát triển của ngành khoa học công nghệ Việt Nam bằng cách duy trì tiêu chuẩn chất lượng cao và tạo thuận lợi cho doanh nghiệp trong việc chứng nhận sản phẩm.
Chuẩn VILAS là chuẩn mực quốc tế và quốc gia, được hiểu là tiêu chuẩn mà VILAS sử dụng như một phương tiện để đánh giá năng lực của các phòng thử nghiệm và hiệu chuẩn Tiêu chuẩn này đóng vai trò then chốt trong việc đảm bảo chất lượng và độ chính xác của các dịch vụ thử nghiệm, góp phần nâng cao uy tín và đáp ứng yêu cầu của thị trường trong và ngoài nước.
VILAS là cơ quan công nhận của Việt Nam nhưng có tầm ảnh hưởng quốc tế trong lĩnh vực đánh giá và công nhận phòng thí nghiệm Đơn vị này áp dụng các tiêu chuẩn tiêu chuẩn quốc tế như ISO/IEC Guide 25 và các hướng dẫn của EN để đảm bảo chất lượng và độ chính xác trong hoạt động đánh giá Việc sử dụng các chuẩn mực quốc tế giúp VILAS nâng cao uy tín và đảm bảo tính khách quan, minh bạch trong công nhận phòng thí nghiệm tại Việt Nam.
Tiêu chuẩn ISO/IEC 17025, ban hành ngày 15/12/1999 bởi ISO, quy định các yêu cầu chung về năng lực của phòng thí nghiệm và hiệu chuẩn Tiêu chuẩn này đã trở thành tiêu chuẩn quốc tế chuẩn mực để các cơ quan công nhận quốc tế, bao gồm cả VILAS, tiến hành công nhận năng lực của các phòng thí nghiệm Việc áp dụng ISO/IEC 17025 giúp nâng cao tính chính xác, độ tin cậy của kết quả phân tích và thúc đẩy sự chấp nhận rộng rãi trong các lĩnh vực thử nghiệm và hiệu chuẩn quốc tế.
Các yêu cầu của một phòng thí nghiệm được VILAS công nhận bao gồm:
- Người phân tích được đào tạo và đánh giá một cách thích hợp trước khi làm công tác phân tích
Các phương pháp thử dùng để phân tích đều là các phương pháp chuẩn hoặc nội bộ đã được định trị (validate) phù hợp, nhằm đảm bảo độ tin cậy của kết quả xét nghiệm Việc xác nhận tính hợp lệ của các phương pháp này giúp nâng cao độ chính xác và độ tin cậy của quá trình phân tích, đồng thời đáp ứng các tiêu chuẩn quốc tế về kiểm tra chất lượng Chọn lựa các phương pháp phân tích đã được xác nhận phù hợp là yếu tố then chốt để đảm bảo kết quả phân tích chính xác, đáng tin cậy trong các hoạt động kiểm nghiệm và nghiên cứu khoa học.
- Máy móc trang thiết bị đo phải được theo dõi và hiệu chuẩn(calibrate) và liên kết chuẩn một cách thích hợp trước khi đo mẫu
- Hoá chất, chất chuẩn được liên kết chuẩn
- Cơ sở vật chất bao gồm phòng ốc đều được thiết kế và kiểm soát điều kiện môi trường cho phù hợp với từng loại thí nghiệm
- Phương pháp lấy mẫu và bảo quản mẫu đều được chuẩn hoá đảm bảo cho kết quả thể hiện đúng với mẫu
Các phòng thí nghiệm áp dụng hệ thống quản lý chất lượng đều thường xuyên so sánh kết quả với các phòng thí nghiệm khác trong nước và quốc tế để đảm bảo tính chính xác của các phép đo Đồng thời, phòng thí nghiệm xác định độ dao động (độ không đảm bảo đo) cho từng kết quả, giúp khách hàng có thể yên tâm về độ chính xác và độ tin cậy của dữ liệu Điều này nâng cao chất lượng dịch vụ và uy tín của phòng thí nghiệm trong lĩnh vực phân tích và kiểm nghiệm.
Lợi ích của phòng thí nghiệm được VILAS công nhận bao gồm:
- Nâng cao năng lực của phòng thí nghiệm được thừa nhận ở các quốc gia trên thế giới
- Xây dựng niềm tin và sự tin cậy trong kết quả thử nghiệm hay kết quả hiệu chuẩn được tiến hành bởi phòng thử nghiệm được công nhận
- Dễ dàng thuận tiện cho thương mại mậu dịch trên thị trường trong và ngoài nước
- Giảm thiểu những rào cản về kỹ thuật trong thương mại, từ đó sẽ không còn sự thử nghiệm lặp lại trong các nước nhập khẩu.
Khái niệm và thành phần nước thải phòng thí nghiệm
1.2.1 Khái niệm nước thải phòng thí nghiệm
Nước thải phòng thí nghiệm là chất thải dạng lỏng phát sinh sau quá trình thực hiện các thử nghiệm khoa học Mặc dù lượng nước thải này không nhiều, nhưng chúng chứa nhiều hóa chất độc hại đa dạng Việc xử lý đúng cách nước thải phòng thí nghiệm là rất quan trọng để đảm bảo an toàn cho môi trường và sức khỏe cộng đồng Trong quá trình xử lý, cần chú ý đến tính chất độc hại của các hóa chất để hạn chế ô nhiễm và các tác hại tiềm tàng.
Nước thải phòng thí nghiệm phản ánh đặc trưng của từng lĩnh vực nghiên cứu, như nước thải hóa học chứa nhiều chất vô cơ và ion kim loại, nước thải sinh học có hàm lượng vi khuẩn và chất hữu cơ cao, nước thải vật lý hạt nhân chứa chất phóng xạ, còn nước thải từ các phòng thí nghiệm công nghệ cơ điện tử, thủy khí công nghiệp thường có dầu mỡ Ngoài ra, nước thải vi sinh vật học chứa nhiều vi sinh vật, còn nước thải hóa dầu chứa dầu mỡ; nói chung, nước thải phòng thí nghiệm bao gồm nước từ hoạt động phân tích, hóa chất, thuốc thử, nước cọ rửa dụng cụ, mẫu và rửa tay Do đó, nước thải phòng thí nghiệm có chứa nhiều hóa chất độc hại, kim loại nặng, tạp chất khác, thậm chí là các vi sinh vật biến đổi gen nguy hiểm đối với con người.
Trước đây, nước thải phòng thí nghiệm bị coi thường, thường bị đổ thẳng ra kênh mương mà không qua bất kỳ công đoạn xử lý nào Các vấn đề liên quan đến nước thải phòng thí nghiệm chỉ được phát hiện sau nhiều năm tồn đọng, gây ô nhiễm môi trường và đòi hỏi các biện pháp xử lý phù hợp Việc quản lý và xử lý nước thải phòng thí nghiệm là yếu tố cần thiết để bảo vệ môi trường và đảm bảo sức khỏe cộng đồng Hiện nay, nhiều biện pháp kỹ thuật đã được áp dụng để xử lý hiệu quả nước thải phòng thí nghiệm, giúp giảm thiểu tác động tiêu cực đến hệ sinh thái.
6 năm, khi các hóa chất độc hại lan tới các tầng nước ngầm sử dụng của con người
1.2.2 Những chỉ tiêu chính của nước thải phòng thí nghiệm
Nước thải phòng thí nghiệm có đặc điểm và thành phần phụ thuộc vào đặc thù của từng lĩnh vực nghiên cứu, nhưng chung quy lại thường chứa các chỉ tiêu như pH, kim loại nặng, vi sinh vật và dầu mỡ Trong các tiêu chuẩn đánh giá ô nhiễm nước thải phòng thí nghiệm, kim loại nặng là yếu tố quan trọng nhất cần được chú ý vì ảnh hưởng lớn đến môi trường và sức khỏe con người.
Trong tự nhiên, kim loại nặng thường tồn tại ở nồng độ rất nhỏ (ppm), nhưng chúng gây ảnh hưởng nghiêm trọng vì là các chất khó phân hủy sinh học, có độc tính cao và khả năng tích lũy, khuếch đại trong chuỗi thức ăn sinh học Một số loại kim loại nặng còn có khả năng tích lũy gây ung thư và biến đổi gen, gây hậu quả nghiêm trọng cho môi trường và sức khỏe con người Tác hại của kim loại nặng được thể hiện rõ ràng trong bảng 1.1.
Bảng 1.1 Các nguyên tố độc hại chứa trong một số loại nước thải
Nguyên tố Tác dụng gây độc
As Độc, có thể gây ung thư
Cd Độc, gây huyết áp cao, suy thận, phá hủy các mô và hồng cầu
Be Gây độc cho thủy sinh vật
B Độc tính cao, độc hại với một số loài cây
Cr Có khả năng gây ung thư
Cu Độc với cây khi có nồng độ trung bình
Pb Độc, gây thiếu máu, gây bệnh thận, rối loạn thần kinh
Hg Rất độc với người và động vật
Mn Độc với thực vật ở nồng độ cao
Mo Độc với động vật
Se Gây độc cho thực vật ở nồng độ cao
Zn Độc với thực vật ở nồng độ cao
Theo TS Đinh Quốc Cường (2008), một số kim loại nặng là nguyên tố vi lượng thiết yếu cho sinh vật trong quá trình trao đổi chất Tuy nhiên, việc tích tụ quá mức các kim loại này có thể gây hại cho hệ sinh thái và sức khỏe con người Do đó, điều quan trọng là duy trì mức độ hợp lý của kim loại nặng trong môi trường để đảm bảo sự cân bằng sinh thái.
Các kim loại nặng như Pb, Cr, Hg đều là những chất độc hại đối với sinh vật, trong khi đó, có 6 kim loại nặng cơ bản gồm Fe, Zn, Mn, Cu, Mo, Co được xem là các chất dinh dưỡng vi lượng cần thiết cho sự phát triển của cây trồng Các kim loại như Ca, Si, Ni, Se, Al, V được cây hấp thụ trong quá trình phát triển nhưng không cần thiết cho sinh vật khác, ngược lại các kim loại nặng như Pb, Cr, Hg không cần thiết và vô cùng độc hại, ảnh hưởng tiêu cực đến sinh vật Cơ chế tác động của kim loại nặng có thể được trình bày qua biểu đồ ở hình 1.1.
Kim loại cơ bản ở nồng độ thích hợp là yếu tố quan trọng cho sự sinh trưởng và phát triển của sinh vật, trong khi các nồng độ thấp hoặc cao hơn đều gây ảnh hưởng tiêu cực Kim loại không cơ bản ở nồng độ nhỏ không ảnh hưởng đến đời sống sinh vật, nhưng ở nồng độ cao hơn sẽ gây ngộ độc Hình 1.1 mô tả cơ chế tác động của kim loại nặng đối với sinh vật, nhấn mạnh tầm quan trọng của việc duy trì nồng độ kim loại trong giới hạn an toàn để bảo vệ sự sinh tồn của sinh vật.
1.3 1 Một số quy trình công nghệ xử lý nước thải phòng thí nghiệm
Trong xử lý nước thải, đặc biệt là nước thải phòng thí nghiệm, nguyên tắc cốt lõi là xử lý chất thô trước, sau đó đến các chất tinh, ưu tiên xử lý các chất có nồng độ cao trước để đảm bảo hiệu quả và an toàn Các công nghệ và phương pháp xử lý nước thải phòng thí nghiệm thường tuân theo nguyên tắc này nhằm tối ưu hóa quá trình xử lý và giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường Việc áp dụng đúng nguyên tắc trong xử lý nước thải giúp đảm bảo tiêu chuẩn an toàn và bảo vệ sức khỏe cộng đồng.
Bảng 1.2: Tổng quan về công nghệ và phương pháp xử lý nước thải
Phương pháp xử lý Công trình xử lý Mục tiêu xử lý
- Tách các chất lơ lửng và khử màu
- Trung hòa và khử độc nước thải
- Trạm xử lý cơ học bùn cặn
- Tách các tạp chất rắn và cặn lơ lửng
- Tách các chất hữu cơ dạng lơ lửng và hòa tan
- Khử trùng nước trước khi xả ra nguồn
- Ổn định và làm khô nguồn cặn
- Bể lọc sinh học bậc II
- Tách các chất lơ lửng
- Khử nito, photpho và các chất khác
9 a Hệ thống xử lý nước thải phòng thí nghiệm của Trung tâm công nghệ mới Alfa
(b) Hình 1.2 (a + b) Quy trình công nghệ xử lý của trung tâm công nghệ mới
Alfa (Nguồn: http://congnghemoialfa.com)
Quy trình công nghệ xử lý được mô tả trong hình 1.2 (a+b), gồm các bước oxy hóa bậc cao kết hợp hóa lý theo mô hình hợp khối Phương pháp này theo thiết kế công nghệ của công ty Eco Process & Equipment (Canada), đảm bảo hiệu quả xử lý tối ưu và phù hợp với tiêu chuẩn quốc tế.
Dưới đây là đoạn văn đã được tóm tắt và tối ưu hóa cho SEO dựa trên nội dung của bạn:Hệ thống xử lý nước thải theo quy trình công nghệ xử lý 1.2 bắt đầu từ bồn rửa, nước thải chảy tự do về bể điều hòa kết hợp tuyển nổi tách dầu mỡ, sau đó được điều chỉnh pH lần đầu bằng hóa chất Tại bể lắng 1, nước thải tiếp tục được định lượng hóa chất điều chỉnh pH lần hai, rồi đi qua bể oxy hóa bậc cao nơi thêm hóa chất keo tụ để loại bỏ các chất rắn lơ lửng Nước thải tiếp tục qua bể lắng 2, hệ thống xử lý sinh học hiếu khí và lọc để loại bỏ các tạp chất còn lại, cuối cùng được xử lý khử trùng bằng hóa chất trước khi thoát ra môi trường là nước thải sạch đạt chuẩn Hệ thống này được áp dụng tại Trung tâm Quan trắc Môi trường và Phân tích Tài nguyên Môi trường nhằm đảm bảo chất lượng nước thải đầu ra phù hợp với quy định bảo vệ môi trường.
Hình 1.3 Công nghệ xử lý nước thải tại Trung tâm Quan trắc Môi trường và Phân tích tài nguyên môi trường Hà Nội (Nguồn: www.cranevietnam.com)
Nguồn thải chính của hệ thống xử lý bao gồm nước thải từ bể phốt, nước thải từ nhà ăn của cơ quan và các phòng thí nghiệm Nước mưa được tách riêng để không gây quá tải hoặc ảnh hưởng đến quá trình xử lý nước thải Việc phân biệt rõ các nguồn thải giúp tối ưu hiệu quả xử lý và bảo vệ môi trường.
Công suất xử lý: 20 m 3 /ngày
Tiêu chuẩn thải: cột B QCVN 14:2008/BTNMT
Nước thải được xử lý bằng quy trình công nghệ trên hình 1.3 có những đặc điểm chính sau:
Nước thải này là hỗn hợp của nước thải sinh hoạt và nước thải phòng thí nghiệm chứa các tạp chất hóa học sử dụng trong các phòng thí nghiệm Nó còn chứa các thành phần gây ô nhiễm từ các mẫu nước thải, làm tăng mức độ ô nhiễm môi trường Việc xử lý hiệu quả loại nước thải này là cần thiết để bảo vệ hệ sinh thái và sức khỏe cộng đồng.
Nước thải từ bể phốt chứa hợp chất nitơ, phospho với hàm lượng cao
Nước thải từ bếp ăn chứa nhiều rác thải thô, thức ăn dư thừa, cặn không tan, dầu mỡ, chất hoạt động bề mặt
Nước thải từ các phòng thí nghiệm chứa kim loại nặng, một số chất hữu cơ khó sinh hủy
Lưu lượng thải trong ngày có mức độ dao động cao do hoạt động của cơ quan chỉ diễn ra trong khung giờ hành chính Thời gian nấu ăn và ăn uống chỉ kéo dài khoảng 4 giờ, góp phần làm tăng biến động trong lượng thải Trong khoảng thời gian này, lượng chất thải phát sinh đột biến, gây ảnh hưởng đến quản lý và xử lý rác thải Việc nắm bắt chính xác độ dao động giúp tối ưu hóa quy trình xử lý và giảm thiểu tác động tiêu cực tới môi trường.
Một số hợp chất hữu cơ sử dụng trong các phòng thí nghiệm có khả năng ức chế sự hoạt động của vi sinh vật
Hệ thống xử lý nước thải sử dụng nhiều công nghệ hiện đại nhằm loại bỏ các thành phần ô nhiễm trong dòng thải Các bước chính bao gồm tách rác thô, tách dầu mỡ, bể điều hòa để ổn định quá trình, điều chỉnh pH để phù hợp với các công đoạn tiếp theo, hấp phụ kim loại nặng nhằm loại bỏ các kim loại độc hại, cũng như tổ hợp xử lý sinh vật hiếu khí và thiếu khí để loại bỏ chất hữu cơ, nitơ và phospho Quá trình lọc nước kết hợp với khử nitrat, khử trùng và ủ bùn thải giúp đảm bảo chất lượng nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn môi trường.
Tách rác thô, cặn thô và dầu mỡ
MỤC TIÊU – ĐỐI TƯỢNG – NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Mục tiêu nghiên cứu
Góp phần làm giảm nguy cơ ô nhiễm môi trường nước mặt và nước ngầm từ dòng nước thải phòng thí nghiệm
Đánh giá được hiện trạng nước thải phát sinh từ khu thí nghiệm - thực hành T6, T7, T8
Đề xuất được một số giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả công tác quản lý nước thải khu thí nghiệm – thực hành T6, T7, T8.
Đối tượng nghiên cứu
Dòng nước thải phát sinh từ khu thí nghiệm - thực hành T6, T7, T8, trường Đại học Lâm nghiệp.
Nội dung nghiên cứu
Để đạt được những mục tiêu nghiên cứu trên, đề tài thực hiện những nội dung sau:
- Đánh giá hiện trạng nước thải phát sinh từ khu thí nghiệm - thực hành T6, T7, T8
- Thiết kế mô hình xử lý nước thải phát sinh từ khu thí nghiệm - thực hành T6, T7, T8
- Đề xuất giải pháp nhằm nâng cao hiệu quả công tác quản lý nước thải khu thí nghiệm – thực hành T6, T7, T8.
Phương pháp nghiên cứu
2.4.1 Phương pháp kế thừa tài liệu Đây là phương pháp nhằm giảm bớt khối lượng và thời gian công việc nghiên cứu Phương pháp này được sử dụng rất rộng rãi và cần thiết trong quá trình làm nghiên cứu của mọi người Thông qua các số liệu này giúp đề tài
16 tổng kết lại các thành quả nghiên cứu trước đó, kế thừa có chọn lọc để phục vụ cho quá trình làm khóa luận Các tài liệu bao gồm:
- Tài liệu về điều kiện tự nhiên, kinh tế, xã hội của khu vực trường Đại học Lâm Nghiệp
- Các tài liệu về phòng thí nghiệm, xử lý nước thải phòng thí nghiệm và khai thác thông tin trên các trang website có liên quan
2.4.2 Phương pháp điều tra ngoại nghiệp Đây là phương pháp rất cần thiết và quan trọng trong quá trình làm khóa luận Phương pháp này đề tài sử dụng để thu thập các thông tin sau:
- Điều tra hiện trạng phát sinh nước thải phòng thí nghiệm, khu thí nghiệm – thực hành T6, T7, T8
- Đo lưu lượng nước thải a Phương pháp lấy mẫu nước
Thời điểm lấy mẫu nước thải được thực hiện theo phương pháp gián đoạn để đảm bảo độ chính xác do biến đổi lớn của các chất trong môi trường nước Thời gian lấy mẫu phù hợp là từ 7-11 giờ sáng và 13-17 giờ chiều, nhằm phản ánh chính xác nhất chất lượng nước tại các khung giờ cao điểm Ngoài ra, việc lấy mẫu chỉ tiến hành vào những ngày thời tiết khô ráo, không mưa để tránh ảnh hưởng tiêu cực đến kết quả phân tích môi trường.
Để lấy mẫu nước đảm bảo độ chính xác, trước tiên cần chuẩn bị dụng cụ lấy mẫu sạch sẽ, bao gồm chai lọ được rửa sạch bằng xà phòng, sau đó rửa kỹ bằng nước sạch và tráng bằng nước cất để loại bỏ tạp chất Trong quá trình lấy mẫu, các chai lọ được tráng 3 lần bằng chính nước thải để tránh làm nhiễm bẩn mẫu Mẫu nước được lấy bằng chai polyetylen có dung tích 300ml hoặc 1500ml nhằm đảm bảo mẫu đủ lượng để phân tích chính xác và đáng tin cậy.
Để lấy mẫu nước thải của phòng thí nghiệm, do lượng ít, mẫu được lấy tại cửa ống thoát nước của phòng thí nghiệm theo phương pháp gián đoạn, với tần suất 1 giờ/lần trong khung giờ từ 8h – 11h sáng và 14h – 17h chiều Các chỉ tiêu như pH và độ đục được đo ngay sau khi lấy mẫu để đảm bảo tính chính xác Đối với các mẫu phân tích các kim loại nặng như Al, Fe, Mn, Pb, mẫu được bảo quản bằng cách pha thêm 5ml dung dịch HNO3 vào 1,5 lít mẫu để đảm bảo mẫu ổn định trong quá trình phân tích.
17 vào thùng xốp kín, nhiệt độ thấp, chèn lót, tránh sự đổ vỡ và vận chuyển về phòng thí nghiệm
- Sơ đồ lấy mẫu nước được trình bày trên hình 2.1
Hình 2.1 Sơ đồ lấy mẫu nước thải phòng thí nghiệm T6, T7, T8 b Phương pháp đo lưu lượng nước thải
Trong quá trình khảo sát thực địa, đề tài nhận thấy lưu lượng nước thải tại khu vực nghiên cứu nhỏ, không đủ lớn để sử dụng lưu tốc kế đo lưu lượng thải Vì vậy, phương pháp đo thủ công đã được áp dụng nhằm đảm bảo độ chính xác và hiệu quả trong quá trình thu thập dữ liệu lưu lượng nước thải.
Dụng cụ: Chai polyetylen, ca nhựa và cốc đong thủy tinh
Để tiến hành đo lượng nước thải, sử dụng ca nhựa hứng nước tại các điểm xả thải và giữ trong vòng 1 phút trước khi đổ chung vào các chai polyetylen Sau đó, dùng cốc đo để xác định lượng nước thu được Tiếp theo, tính tổng lượng nước thải ra trong 1 giờ dựa trên công thức đã hướng dẫn.
2.4.3 Phương pháp phỏng vấn bán chính thức
Chúng tôi tiến hành phỏng vấn các cán bộ quản lý phòng, học sinh và sinh viên làm việc và học tập tại khu thí nghiệm thực hành T6, T7, T8 để ghi nhận các thay đổi bất thường của lưu lượng và hàm lượng các chất ô nhiễm trong nước thải Phỏng vấn diễn ra trong nhiều ngày liên tiếp nhằm theo dõi sự biến đổi của các yếu tố này theo thời gian Để đảm bảo tính nhất quán, đề tài đã chuẩn bị sẵn câu hỏi khảo sát (theo mẫu bảng hỏi trong phần phụ lục) và thu thập thêm các thông tin liên quan đến chủ đề nghiên cứu trong quá trình phỏng vấn.
2.4.4 Phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm Để có số liệu các chỉ tiêu ô nhiễm trong nước thải phòng thí nghiệm, đề tài đã tiến hành thuê phân tích tại Trường Đại học Khoa Học Tự Nhiên Phương pháp phân tích các chỉ tiêu nghiên cứu như sau:
Xác định bằng máy đo pH
Xác định bằng máy đo độ đục
Trung hòa mẫu nước cần phân tích và pha loãng bằng các lượng khác nhau của cùng một loại nước giàu oxi hòa tan chứa các vi sinh vật hiếu khí Quá trình ủ mẫu ở nhiệt độ xác định trong 5 ngày trong bình kín, tối để thúc đẩy quá trình phân hủy sinh học Sau khi ủ, đo lượng DO trước và sau quá trình để xác định lượng ôxy tiêu thụ trong một lít nước, từ đó đánh giá khả năng oxy hóa của mẫu nước và đảm bảo chất lượng nước đúng tiêu chuẩn môi trường.
Cách tiến hành: mẫu nước lấy về được trộn với nhau theo cùng một tỉ lệ Trước khi phân tích kiểm tra pH để trung hòa
Để chuẩn bị nước pha loãng, sử dụng nước cất sạch và sục khí để đảm bảo lượng oxi hòa tan đạt trên 8 mg/l, giúp duy trì môi trường lý tưởng cho quá trình thực hiện Tiếp theo, thêm các chất cần thiết như dung dịch đệm photphat, dung dịch MgSO4 với hàm lượng 2,5g/l, KCl 27,5g/l và FeCl3 0,25g/l theo tỷ lệ phù hợp để đảm bảo sự cân bằng dinh dưỡng và ổn định của môi trường Quá trình này đảm bảo chất lượng nước phù hợp cho các ứng dụng sinh học hoặc nghiên cứu.
1 lít nước đã sục oxi ta lần lượt cho 1ml các dung dịch trên Dung dịch này dùng để pha loãng mẫu phân tích
Tỉ lệ pha loãng như sau:
Bảng 2.1 Tỉ lệ pha loãng nước thải
Giá trị BOD5 dự đoán (mg/l)
Hệ số pha loãng ( F ) Đối tượng áp dụng
E: Nước thải đã làm sạch sinh học S: Nước thải được làm trong và nước thải bị ô nhiễm nhẹ C: Nước thải chưa xử lý
I: Nước thải bị ô nhiễm nặng Sau đó tính BOD5 theo công thức sau: BOD5 = ( DOo – DO5 ) F
BOD5(mẫu) = BOD5 - BOD5(mẫu trắng)
Các kim loại nặng được đo bằng phương pháp: “Khối phổ plasma cao tần cảm ứng ICP-MS”
Khi đưa mẫu phân tích vào ngọn lửa ICP để hoá hơi, nguyên tử hoá và kích thích phổ, chúng ta sẽ thu được hai loại phổ khác nhau, gồm phổ sóng và phổ khối (MS) Phổ sóng phản ánh các đặc tính sóng của nguyên tử, trong khi phổ khối đại diện cho bản chất khối của mẫu phân tích Việc phân tích cả hai loại phổ này giúp nâng cao độ chính xác và hiệu quả trong quá trình phân tích hóa học Nhờ đó, kỹ thuật ICP kết hợp phổ sóng và phổ khối mang lại những thông tin đầy đủ về thành phần mẫu, tối ưu hóa quy trình phân tích và đảm bảo kết quả chính xác.
Phổ phát xạ của nguyên tử và ion là phổ của các bức xạ điện từ do nguyên tử hoặc ion phát ra khi bị kích thích lên mức năng lượng cao, tạo ra phổ vạch đặc trưng Phổ này có bản chất sóng và có thể được đo lường chính xác để nghiên cứu đặc điểm của các nguyên tử và ion.
ICP-AES (hay ICP-OES)
Phổ của khối của các ion nguyên tử, chủ yếu là ion mang điện tích +1, được gọi là phổ khối Đây là loại phổ liên quan đến khối lượng hạt của các ion, nhưng khi đo bằng kỹ thuật ICP-MS, nó thường được gọi là phổ khối của nguyên tử Phổ ICP-MS không chỉ phản ánh bản chất hạt (khối lượng), mà còn cung cấp dữ liệu chính xác về thành phần nguyên tử, giúp phân tích thành phần hóa học một cách chi tiết và nhanh chóng.
Phổ ICP-MS ra đời nhờ sự tương tác của vật chất mẫu với năng lượng của plasma ICP, làm các nguyên tử trong mẫu chất khí bị ion hoá và chuyển thành các ion mang điện tích Quá trình này cho phép phân tích chính xác thành phần nguyên tử trong mẫu, nâng cao khả năng phát hiện các nguyên tố ở hàm lượng trace Công nghệ ICP-MS ngày càng được ưa chuộng trong lĩnh vực phân tích hóa học nhờ độ nhạy cao và độ chính xác vượt trội.
Nguồn ICP có năng lượng lớn, nên hiệu suất ion hoá là rất cao Vì thế, phép đo phổ ICP-MS có độ nhạy cao
Vì yêu cầu phân tích nhiều nguyên tố ở cấp hàm lượng siêu vết (ppb) nên dùng phương pháp ICP-MS để phân tích là rất phù hợp
* Xử lý mẫu nước đo lượng kim loại hòa tan (Tham khảo US EPA Method
ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN VÀ KINH TẾ - XÃ HỘI KHU VỰC NGHIÊN CỨU
Điều kiện tự nhiên
Khu thí nghiệm – thực hành T6, T7, T8 được xây dựng trong khu vực núi Luốt thị trấn Xuân Mai, huyện Chương Mỹ, thành phố Hà Nội
Núi Luốt, thuộc quản lý của Trường Đại học Lâm Nghiệp, nằm cách thành phố Hà Đông 22km về phía Đông Nam và cách thành phố Hòa Bình 40km về phía Tây Bắc, là một khu vực có vị trí địa lý thuận lợi gần các trung tâm phát triển lớn.
Tọa độ địa lý của núi Luốt: 20 0 50’30” vĩ độ Bắc; 105 0 30’45”
Phía Tây Bắc tiếp giáp với xã Hòa Sơn, huyện Lương Sơn, tỉnh Hòa Bình
Phía nam giáp với thị trấn Xuân Mai và Quốc lộ 6
Phía Đông giáp với Quốc lộ 21A
Phía Bắc giáp với đội 6 nông trường chè Cửu Long
Khu vực Núi Luốt nằm trên vùng chuyển tiếp giữa đồng bằng phía Đông và đồi núi phía Tây, mang đặc điểm địa hình đơn giản và đồng nhất Nơi đây gồm hai quả đồi liên tiếp tạo thành dải dài hướng Đông Bắc - Tây Nam, với đỉnh cao nhất có độ cao 133m và đỉnh thứ hai là 90m Độ dốc trung bình của khu vực là 15 độ, trong đó điểm dốc nhất lên tới 30 độ, phù hợp cho các hoạt động khảo sát và phát triển địa phương.
Với địa hình núi Luốt thuận lợi, việc thiết kế hệ thống xử lý nước thải cho khu thí nghiệm và thực hành T6, T7, T8 được tối ưu hóa nhờ tận dụng độ dốc tự nhiên của địa hình Độ dốc này tạo ra chênh lệch gradient dòng chảy, giúp nâng cao hiệu quả xử lý nước thải một cách tự nhiên và tiết kiệm Cấu trúc địa hình hiểm trở chính là lợi thế trong việc xây dựng hệ thống xử lý nước thải bền vững và hiệu quả.
Theo nghiên cứu của bộ môn Đất trường Đại học Lâm nghiệp, đất tại khu vực Núi Luốt có nguồn gốc đá mẹ gần như thuần nhất, chủ yếu là loại đá đá mẹ đặc trưng cho vùng núi cao Các đặc điểm của đất này phản ánh sự phân giải của đá mẹ, góp phần hình thành các tầng đất phù hợp cho các hoạt động nông nghiệp và bảo vệ môi trường Nghiên cứu cũng nhấn mạnh tầm quan trọng của việc understanding đặc điểm này để lên kế hoạch sử dụng đất hiệu quả và bền vững.
Foocfiarit là loại đá mắc ma trung tính, chiếm tỉ lệ cực thấp trong tự nhiên, thường kèm theo một tỷ lệ rất ít đá Foocfia thạch anh Thành phần chủ yếu của đá Foocfiarit bao gồm các hợp chất như Al2O3, FeO, MgO, CaO, NaCl và SiO2, góp phần tạo nên đặc điểm cấu trúc và tính chất của loại đá này.
Trong điều kiện khí hậu nhiệt đới gió mùa nóng ẩm, mưa nhiều, đá Foocfoarit dễ bị phong hóa, đặc biệt ở tầng C, nơi có đặc điểm dày và dễ vụn nát Đá lộ đầu chủ yếu xuất hiện ở đỉnh và sườn đỉnh cao 133m, ít gặp hơn tại đỉnh 90m, phản ánh quá trình phong hóa và phân chia địa hệ tự nhiên của khu vực.
Khu vực nghiên cứu có đất đai tương đối đồng nhất, phát triển trên cùng loại đá mẹ và điều kiện địa lý giống nhau Theo nghiên cứu của Bộ môn Đất Trường Đại học Lâm nghiệp, đất núi Luốt là đất feralit nâu vàng phát triển trên đá mẹ Foocfiarit, có màu sắc từ vàng nâu đến nâu vàng, với tầng đất trung bình đến dày, chủ yếu tập trung ở chân đồi và sườn Đông Nam, Tây Nam, trong khi các lớp đất mỏng thường gặp ở đỉnh đồi Kết cấu đất viên hạt, thành phần cơ giới từ nhẹ đến trung bình, trong đó đất khu vực khá chặt, đặc biệt là lớp đất mặt tại chân đồi và lớp sâu ở đỉnh đồi Kết vón cục, đặc biệt kết vón thật chiếm tới 60-70% trọng lượng đất, cho thấy sự tích lũy sắt phổ biến và nặng trong đất, với hiện tượng đá ong xuất hiện chủ yếu ở chân đồi phía Tây Nam và Đông Nam đồi cao Hàm lượng mùn trong đất thấp, phản ánh quá trình tích lũy mùn diễn ra kém, trong khi pH đất dưới 7 cho thấy đất chua, khả năng cố định lân kém, dẫn đến hàm lượng lân trong đất thấp.
Trong những năm gần đây, quá trình xói mòn và rửa trôi đất diễn ra mạnh mẽ, ảnh hưởng rõ nét đến kết cấu phẫu diện đất Tầng A của đất thường mỏng, có tỷ lệ sét cao khiến đất dễ dính khi gặp mưa lớn Tầng B nằm ở độ sâu từ 10 đến 110cm, chứa 25 – 26% sét, góp phần vào đặc tính liên kết của đất Tầng C thường dày và chứa các đá đã bị phong hóa, tạo thành các tầng xen kẽ như BC Đất có hàm lượng chất dinh dưỡng cao, mùn từ 2 – 4%, độ ẩm trung bình từ 6 – 9%, và tỷ lệ đá lẫn trong đất ở mức trung bình, ảnh hưởng đến khả năng giữ nước và cây trồng.
Theo số liệu từ trạm quan trắc khí tượng Xuân Mai của Trường Đại Học Lâm Nghiệp do Kỹ Sư Phan Đức Lê phụ trách, lượng mưa trung bình hàng năm của khu vực núi Luốt trong 3 năm (2005-2007) có xu hướng như sau.
Bảng 3.2 Lượng mưa trung bình năm khu vực núi Luốt
(Nguồn: Trạm quan trắc khí tuợng Xuân Mai)
Mùa mưa kéo dài từ tháng 4 đến tháng 10 hàng năm, trong khi mùa khô bắt đầu từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau Trong mùa khô, lượng mưa thường thấp hơn so với lượng bốc hơi, gây ra hiện tượng khô hạn Tháng 5 đến tháng 9 là thời điểm tập trung lượng mưa lớn nhất hàng năm, ảnh hưởng đến lưu lượng nước và sinh hoạt của người dân.
Khu vực nghiên cứu có chế độ nhiệt ổn định, với nhiệt độ bình quân năm là 23,1°C Tháng nóng nhất trong năm là tháng 6, có nhiệt độ trung bình lên đến 28,5°C, trong khi tháng lạnh nhất là tháng 12, với nhiệt độ thấp nhất là 15,7°C Độ ẩm không khí trong khu vực khá cao trung bình là 84,3% hàng năm, nhưng biến đổi theo từng tháng, cao nhất vào tháng 4 đạt 96,9%, và thấp nhất vào tháng 12 với 81,1%.
Khu vực nghiên cứu chịu tác động bởi hai luồng gió chính: gió Đông Bắc thổi từ tháng 11 đến tháng 3 năm sau, và gió Đông – Nam hoạt động từ tháng 4 đến tháng 7 Ngoài ra, từ tháng 4 đến tháng 6 còn chịu ảnh hưởng của gió Lào, với 2 đến 4 đợt mỗi năm, mỗi đợt kéo dài từ 2 đến 4 ngày.
Khu vực có hai dòng sông chảy qua, bao quanh là sông Bùi và sông Tích, with tổng diện tích sông suối đạt 29,43 ha, đảm bảo nguồn nước phong phú cho sản xuất nông nghiệp Ngoài hệ thống sông tự nhiên, khu vực còn có các hồ chứa và đập chứa như hồ Vai Bồn và đập Tràn, giúp đảm bảo cung cấp đủ nước tưới cho toàn bộ diện tích đất nông nghiệp và đất trồng các loại cây khác Điều kiện thủy văn thuận lợi góp phần duy trì phát triển nền nông nghiệp bền vững trong khu vực.
Trước năm 1984, khu vực này chủ yếu có các loài thực vật như sim, mua, cỏ tranh, cỏ lào và xấu hổ, thể hiện đặc trưng của vùng thảm thực vật bụi rậm tươi tốt Sau đó, trường Đại học Lâm nghiệp bắt đầu trồng rừng phủ xanh đất trống, đồi núi trọc để cải thiện môi trường, với các loài cây chính như thông đuôi ngựa (Pinus massoniana Lamb), keo lá tràm (Acacia auriculiformis Cunn), và keo tai tượng (Acacia mangium Will) Những hoạt động này đã góp phần tạo nên bức tranh rừng xanh tươi, cải thiện điều kiện sinh thái trong khu vực.
1993, Trung tâm nghiên cứu thực nghiệm rừng, trường Đại học Lâm nghiệp tiến hành trồng thử nghiệm một số loài cây bản địa tại khu vực này
Nhìn chung, thảm thực vật gây trồng đa dạng phong phú, phát huy tốt tác dụng phòng hộ và cải thiện môi trường sinh thái của khu vực.
Điều kiện kinh tế - xã hội
3.2.1 Dân số và lao động
Núi Luốt nằm trong khu vực dân cư đông đúc, gồm các đơn vị như quân đội, trường học, nông trường và nhiều cộng đồng sinh sống quanh vùng Đặc biệt, khu vực này có Trường Đại học Lâm Nghiệp Việt Nam, một trong những trường đại học lớn nhất với số lượng sinh viên, học sinh, học viên cao học, giảng viên và cán bộ công nhân viên lên tới khoảng 13.000 người Trường đóng vai trò quan trọng trong phát triển giáo dục và đào tạo nghề lâm nghiệp tại địa phương.
Theo số liệu thống kê năm 2002, hệ thống giao thông của khu vực bao gồm các tuyến đường bộ có tổng diện tích lên đến 57,12 ha, chiếm 5,4% tổng diện tích toàn khu vực Các tuyến quốc lộ chính đi qua thị trấn gồm Quốc lộ 21A (Xuân Mai – Sơn Tây) và Quốc lộ 6 (Xuân Mai – Hòa Bình, Hà Nội), góp phần kết nối giao thông thuận tiện, thúc đẩy phát triển kinh tế địa phương.
Hệ thống các tuyến đường vào các khu phố, xóm đã được hình thành và chủ yếu được bê tông hóa, góp phần đảm bảo kết cấu ổn định và bền vững Các tuyến đường này thuận tiện, tạo điều kiện thuận lợi cho việc đi lại, sinh hoạt hàng ngày của người dân Việc xây dựng và duy trì mạng lưới đường nội khu giúp nâng cao chất lượng đời sống cộng đồng và thúc đẩy phát triển kinh tế địa phương.
3.2.3 Tình hình phát triển kinh tế, văn hóa, giáo dục
Khu vực núi Luốt gồm nhiều hộ dân sinh sống xung quanh khu vực gồm các hộ làm nông nghiệp, viên chức, kinh doanh
Trong những năm gần đây, sự phát triển kinh tế xã hội của đất nước đã thúc đẩy tăng trưởng rõ rệt trong khu vực, góp phần nâng cao đời sống người dân và thúc đẩy tiến bộ giáo dục.
Khu vực trường Đại học Lâm nghiệp có hơn 13.000 học sinh, sinh viên, cán bộ, giảng viên và nhiều hộ dân xung quanh phụ thuộc vào nguồn nước sinh hoạt từ nhà máy nước trong trường Nếu nguồn nước ngầm bị ô nhiễm, hàng nghìn người sẽ bị ảnh hưởng lớn đến sức khỏe Để giảm thiểu nguy cơ ô nhiễm nước và đảm bảo an toàn cho cộng đồng, cần thực hiện các biện pháp xử lý nước thải, đặc biệt là xử lý nước thải từ các phòng thí nghiệm.
KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
Hiện trạng nước thải khu vực nghiên cứu
4.1.1 Tổng quan về khu thí nghiệm - thực hành T6, T7, T8
Khu thí nghiệm - thực hành T6, T7, T8 là khu thí nghiệm lớn thứ hai của Trường Đại học Lâm Nghiệp, xây dựng từ năm 2004 và chính thức đi vào hoạt động từ năm 2006 Khu vực này bao gồm ba dãy nhà cao ba tầng, trong đó mỗi dãy là trung tâm thí nghiệm thực hành phục vụ ba khoa: Quản lý Tài nguyên rừng và Môi trường, Quản trị kinh doanh, và Chế biến lâm sản Khu thí nghiệm - thực hành T6, T7, T8 đóng vai trò trọng yếu trong việc hỗ trợ đào tạo và nghiên cứu ứng dụng thực tiễn trong lĩnh vực lâm nghiệp.
Trung tâm thực hành của Khoa Quản lý Tài nguyên Rừng và Môi trường nằm trong các khu vực nhà T6 và một phần nhà T7, T8 Trung tâm này bao gồm các phòng thí nghiệm phục vụ công tác đào tạo và nghiên cứu chuyên môn Các phòng thí nghiệm đảm bảo trang thiết bị hiện đại, phục vụ tốt các hoạt động thực hành của sinh viên và giảng viên trong lĩnh vực Quản lý Tài nguyên Rừng và Môi trường Với cơ sở vật chất này, trung tâm góp phần nâng cao chất lượng giảng dạy và nghiên cứu khoa học của khoa.
1 Phòng thực hành Hóa học
2 Phòng thí nghiệm thực hành Phân tích môi trường
3 Phòng thực hành Bảo vệ thực vật rừng
4 Phòng thực hành Thực vật rừng
5 Phòng thực hành Khí tượng thủy văn
6 Phòng thực hành Động vật rừng
8 Kho tiêu bản thực vật
Trung tâm thí nghiệm thực hành khoa Quản trị kinh doanh ở nhà T7 chỉ gồm phòng thực hành tin học
Trung tâm thí nghiệm thực hành khoa Chế biến lâm sản thuộc nhà T8 gồm:
1 Phòng thí nghiệm Bảo quản gỗ và Keo gỗ dán
2 Phòng thực hành Thiết kế mộc và nội thất
3 Phòng thực hành Cơ lý gỗ và sản phẩm từ gỗ
4 Phòng thực hành Tính chất vật liệu gỗ
5 Phòng thực hành Máy thiết bị chế biến gỗ
6 Phòng thực hành Cấu tạo gỗ - Giám định gỗ
Ngoài các phòng thí nghiệm kể trên khu thực hành T6, T7, T8 còn có các văn phòng làm việc của các cán bộ thuộc trung tâm
Dù là khu thí nghiệm – thực hành thuộc ba trung tâm của ba khoa đã đề cập, thực tế khu thí nghiệm T6, T7, T8 là nơi thực hành và thực tập chính của hầu hết sinh viên trong trường Các phòng thực hành như Hóa học, Khí tượng thủy văn, Động vật rừng, Thực vật rừng, Bảo vệ thực vật không chỉ phục vụ học tập và nghiên cứu khoa học của sinh viên các khoa Quản lý Tài nguyên & Môi trường, Chế biến lâm sản, Quản trị kinh doanh mà còn hỗ trợ sinh viên các khoa Lâm học, Cơ điện và Công trình.
4.1.2 Hiện trạng hệ thống thoát nước tại khu thí nghiệm – thực hành T6, T7, T8
Khu thí nghiệm thực hành T6, T7, T8 được xây dựng từ năm 2004 và chính thức đưa vào sử dụng năm 2006 Mặc dù mới đưa vào sử dụng khoảng
5 năm nhưng hệ thống thoát nước tại đây đã bị xuống cấp Các đường ống
Hình 4.1 Sơ đồ khu thí nghiệm thực hành T6, T7, T8 và hệ thống thoát nước thải đi kèm
Hệ thống thoát nước đã bắt đầu bị vỡ, trong đó có một số đoạn mương bị lở và hư hỏng (hình 4.2 và 4.3) Theo kết quả khảo sát thực địa, hệ thống mương thoát gồm nhiều điểm thu nước được xây dựng với đặc điểm đào sâu tùy theo lưu lượng nước cần thấm, xung quanh tráng gạch và nền đất dưới đáy Do đó, sau khi xả thải, nước không chảy vào mương trung tâm mà thấm trực tiếp xuống lòng đất, giúp hệ thống chịu tải tốt trong điều kiện lượng nước không lớn Tuy nhiên, khi có mưa lớn, nước sẽ chảy vào các điểm thu nước chung, rồi cuối cùng đổ ra mương lớn của đường 21.
Các ống dẫn nước mưa từ trên mái nhà được thiết kế dẫn vào hệ thống thoát nước chung, đảm bảo việc thoát nước hiệu quả Hệ thống này được lắp đặt tại hầu hết các điểm đầu của mỗi tòa nhà, giúp ngăn ngừa tình trạng ngập úng và bảo trì dễ dàng Việc bố trí các ống dẫn đúng tiêu chuẩn không chỉ nâng cao tính thẩm mỹ mà còn tăng cường độ bền cho công trình xây dựng.
Các ống dẫn nước bị vỡ làm tăng nguy cơ rò rỉ và ô nhiễm môi trường, trong khi cỏ mọc kín mương thoát nước thải gây cản trở quá trình thoát nước hiệu quả Theo đề tài nghiên cứu ngày 04/2011, nguồn phát sinh nước thải tại khu thí nghiệm trong các khu T6, T7, T8 cần được xác định rõ để đề xuất các giải pháp giảm thiểu ô nhiễm và duy trì hệ thống thoát nước hoạt động tốt.
Khu thí nghiệm thực hành T6, T7, T8 là khu vực thực hành lớn thứ hai của Trường Đại học Lâm Nghiệp, phục vụ các ngành Quản trị kinh doanh, Quản lý rừng và môi trường, cũng như Cơ khí lâm nghiệp Các phòng thí nghiệm của khu vực này được trang bị đầy đủ thiết bị nhằm nâng cao chất lượng đào tạo và nghiên cứu Nước thải phát sinh từ hoạt động thực nghiệm tại đây được ghi nhận và tổng hợp trong bảng 4.1, phù hợp với các tiêu chuẩn về xử lý chất thải, góp phần bảo vệ môi trường.
Bảng 4.1 Nguồn phát sinh nước thải từ các phòng thí nghiệm
TT Khu nhà Tầng Phòng TN – TH Đặc điểm nước thải
1 Hóa học - Lưu lượng lớn, thành phần nước thải phong phú, tính độc hại cao, chứa nhiều kim loại nặng (Pb, Cr, Cu, Zn…)
- Lưu lượng lớn, thành phần nước thải phong phú, tính độc hại cao, chứa nhiều kim loại nặng (Cr, Pb, Cu, Zn, Fe…)
- Lưu lượng nhỏ, nước thải chứa nhiều vi sinh vật, nấm, chất hữu cơ
3 Thực vật rừng Không có nước thải
Lượng nước thải rất ít, nước thải không chứa các chất độc hại
2 Tin học - Không có nước thải
3 Tin học - Không có nước thải
- Bảo quản gỗ và Keo gỗ dán
- Lưu lượng thải rất nhỏ và có thể chứa focmandehit
- Lưu lượng lớn, nước thải chứa axit
H2SO4, focmandehit, ure và glixerin
- Thiết kế chế tạo đồ mộc
- Cơ lý gỗ và sản phẩm từ gỗ
- Rất thấp, chủ yếu là nước rửa tay, không chứa hóa chất
- Chủ yếu là nước rửa tay không chứa hóa chất
- Học liệu và máy tính
Theo Đề tài nghiên cứu năm 2011, không phải tất cả các phòng thí nghiệm đều tạo ra nguồn nước thải lớn có tính độc hại; chỉ một số phòng thí nghiệm nhất định mới phát sinh lượng nước thải đáng kể Bảng 4.1 chỉ rõ rằng mức độ phát sinh nước thải phụ thuộc vào loại hình và quy mô của từng phòng thí nghiệm, giúp đánh giá chính xác tác động môi trường của các hoạt động nghiên cứu Việc kiểm soát và xử lý nguồn nước thải từ các phòng thí nghiệm này là rất cần thiết để giảm thiểu tác động tiêu cực đến môi trường.
Các phòng thực hành như Hóa học, Phân tích môi trường, Bảo quản gỗ và Keo gỗ dán không tạo ra nước thải do tính đặc thù của các hoạt động Trong khi đó, các khu thí nghiệm – thực hành T6, T7, T8 còn có nước thải từ nhà vệ sinh và nước rò rỉ từ các vòi nước, nhưng nguồn thải này ít và có tính độc hại thấp.
Như vậy bảng cho thấy, nguồn phát sinh nước thải chủ yếu là từ các phòng thí nghiệm sau:
1 Phòng thực hành Hóa học
2 Phòng thực hành Phân tích môi trường
3 Phòng thực hành Bảo quản gỗ và Keo dán gỗ
Để xử lý hiệu quả nước thải từ khu thí nghiệm T6, T7, T8, cần tách riêng nước thải từ các phòng này để giảm tải cho hệ thống xử lý chung Việc lắp đặt hệ thống ống dẫn PVC đường kính 110mm giúp thu gom nước thải riêng biệt, từ đó giảm khối lượng nước cần xử lý và tiết kiệm chi phí vận hành Tách dòng thải không chỉ nâng cao hiệu quả xử lý nước thải mà còn góp phần tối ưu hóa chi phí đầu tư và vận hành hệ thống xử lý nước thải.
Trong quá trình làm thí nghiệm, nước thải phát sinh không chỉ từ hoạt động chính mà còn phụ thuộc vào số lượng sinh viên thực hành, thực tập tại phòng thí nghiệm Các đợt vệ sinh định kỳ nhằm loại bỏ hóa chất thừa và lọ hóa chất đã sử dụng hết, như ngày 16/4, phòng thực hành Phân tích môi trường đã tiến hành tổng vệ sinh và đổ bỏ nhiều hóa chất không còn sử dụng nữa Tuy nhiên, việc đổ bỏ hóa chất và cọ rửa trang thiết bị này rất lãng phí, bởi vì hóa chất thường có giá trị cao, đồng thời cũng gây ô nhiễm môi trường nếu không xử lý đúng cách Do đó, quản lý lượng nước thải và thành phần nước thải trong các phòng thí nghiệm T6, T7, T8 cần được quan tâm để hạn chế tác động tiêu cực đến môi trường.
Sau khi xác định ba dòng thải cần xử lý, đề tài đã tiến hành đo lưu lượng dòng thải phát sinh từ các phòng thí nghiệm để thu thập số liệu phục vụ công tác xử lý chất thải đạt hiệu quả cao nhất.
Trong nghiên cứu này, các thông số của mô hình thiết kế đã được tính toán chính xác để đảm bảo hiệu quả vận hành Để đo lưu lượng dòng thải, phương pháp thủ công đã được sử dụng do yêu cầu về lưu lượng nước đủ lớn đối với thiết bị đo lưu tốc kế Các phép đo được thực hiện nhiều lần trong ngày, cách nhau mỗi giờ và trong suốt một tuần làm việc để ghi nhận sự biến động thất thường của lượng nước thải Kết quả lượng nước thải sau quá trình đo đạc và tính toán được trình bày rõ ràng trong bảng 4.2 và hình 4.4, góp phần định hình chính xác mô hình xử lý phù hợp.
Bảng 4.2 Sự thay đổi lưu lượng nước thải theo thời gian (m 3 /h)
(Nguồn: Đề tài nghiên cứu, 2011)
Sự biến động lưu lượng nước thải trong ngày
7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 h lư u l ư ợ n g ( m 3/ h ) lưu lượng nước thải
Hình 4.4 Biểu đồ thể hiện sự thay đổi lưu lượng nước thải trong ngày 12/4
Lưu lượng nước thải không ổn định theo thời gian phụ thuộc vào hoạt động nghiên cứu, thực tập của sinh viên và giảng viên, với đỉnh cao vào các khung giờ 9h, 11h, 15h và 17h do sau mỗi ca học, lượng nước thải tăng đột biến Thời gian làm việc chính từ thứ 2 đến thứ 6, từ 7h đến 11h sáng và 13h đến 18h chiều, khiến lưu lượng nước thải thay đổi theo giờ trong ngày Vào sáng sớm và đêm, khi sinh viên chưa thực hành, lượng nước thải hầu như rất thấp, chủ yếu do rò rỉ từ vòi nước Vào cuối tuần, lượng nước thải giảm đáng kể, chủ nhật gần như chỉ có nước rò rỉ từ các vòi.
Lưu lượng nước thải thay đổi thất thường theo mùa, đặc biệt trong dịp Tết và mùa hè, khi lượng nước thải gần như không đáng kể Thường xuyên, lượng nước thải đạt đỉnh vào các tháng 3, 4, 10 và 11 hàng năm do lịch học tập và thực hành của sinh viên tập trung trong các tháng này.
4.1.3.2 Thành phần nước thải phòng thí nghiệm
Thiết kế mô hình xử lý nước thải phòng thí nghiệm – khu thí nghiệm thực hành T6, T7, T8
Trường Đại học Lâm Nghiệp hiện chưa có hệ thống xử lý nước thải, dẫn đến không có bộ phận quản lý chuyên trách lĩnh vực này Vì vậy, các nhà thiết kế cần quan tâm đến việc quản lý và vận hành công trình sau này để đảm bảo hiệu quả lâu dài Các tiêu chí đặt ra cho hệ thống là dễ xây dựng, dễ vận hành, có thời gian bảo dưỡng dài, và ít tốn kém nguyên vật liệu thay thế Để đáp ứng những yêu cầu này, đề tài đề xuất thiết kế hai mô hình xử lý nước thải dựa trên các thông số và điều kiện phù hợp.
Trong quá trình thiết kế mô hình, không nên đưa nước mưa vào sử dụng, mà chỉ dựa trên số liệu nước thải từ ba phòng thí nghiệm và thực hành gồm Hóa học, Phân tích môi trường, Bảo quản gỗ và Keo gỗ dán Để đảm bảo hiệu quả xử lý, cần lồng ghép một hệ thống ống dẫn riêng biệt để tách riêng nước thải khỏi nguồn nước mưa, nhằm chuẩn bị cho quá trình xử lý nước thải được tối ưu hơn.
Trong thiết kế hệ thống xử lý nước, việc tận dụng đặc điểm địa hình dốc giúp nước tự chảy qua các bể mà không cần sử dụng bơm, qua đó tiết kiệm điện năng và giảm chi phí vận hành Áp dụng nguyên tắc này không chỉ tối ưu hóa hiệu quả xử lý mà còn giảm thiểu chi phí xây dựng và bảo trì hệ thống, mang lại lợi ích kinh tế lâu dài cho dự án.
Tổ hợp các điều kiện bất lợi nhất để xác định số liệu thiết kế gồm lưu lượng nước thải cao nhất, lượng mưa lớn nhất trong ngày và năm, cùng với dự đoán sự gia tăng lượng nước thải trong tương lai Các yếu tố này ảnh hưởng trực tiếp đến tính chính xác và độ ổn định của hệ thống xử lý nước thải, đảm bảo đáp ứng được các điều kiện khắc nghiệt nhất của môi trường vận hành Việc phân tích các điều kiện bất lợi này giúp lập kế hoạch thiết kế hệ thống phù hợp, tối ưu hóa hiệu quả và tính bền vững của dự án xử lý nước thải.
Trong quá trình xử lý, nguyên tắc quan trọng là thực hiện xử lý chất thô trước, sau đó mới đến xử lý chất tan để tối ưu hóa hiệu quả Ngoài ra, cần ưu tiên xử lý các chất có nồng độ cao trước, rồi mới đến các chất có nồng độ thấp nhằm giảm thiểu tác động tiêu cực và nâng cao hiệu suất xử lý Áp dụng quy tắc này giúp đảm bảo quá trình xử lý đạt hiệu quả cao nhất và tiết kiệm nguồn lực trong quá trình vận hành.
4.2.1 Vị trí xây dựng hệ thống xử lý nước thải phòng thí nghiệm –thực hành T6, T7, T8 Để xác định vị trí xây dựng hệ thống xử lý nước thải ba phòng thí nghiệm, khu thí nghiệm – thực hành T6, T7, T8, đề tài đã căn cứ vào các yếu tố sau:
(2) Tổ chức không gian lãnh thổ của khu vực;
(3) Vị trí đặt hệ thống xử lý nước thải nên ở cuối hướng gió
Khu thí nghiệm – thực hành T6, T7, T8 có địa hình dốc theo hướng Tây Bắc – Đông Nam, phù hợp để tận dụng thế năng của địa hình cho hệ thống xử lý nước thải Hệ thống xử lý có thể được thiết kế đặt ở hai bên phía trước của khu thí nghiệm nhằm tối ưu hóa hiệu quả vận hành Tuy nhiên, do đặc điểm kết cấu của khu vực và hệ thống mương thoát nước hiện tại, đề tài đã chọn vị trí xây dựng hệ thống xử lý nước thải phù hợp, được trình bày rõ trên hình 4.5 và phụ lục V, đảm bảo kết hợp hài hòa giữa địa hình và hệ thống thoát nước hiện có.
Hình 4.5 Mặt cắt thẳng đứng địa hình vị trí xây dựng hệ thống xử lý
Thiết kế hệ thống gom nước thải từ ba phòng thí nghiệm và thực hành đòi hỏi phải xác định chính xác độ dài đường ống cần lắp đặt Sau khi đo đạc vị trí và chiều dài đường ống, chúng tôi đã lên phương án thiết kế hệ thống thu gom nước thải phù hợp, đảm bảo hiệu quả và tiết kiệm chi phí Hệ thống này được thiết kế theo sơ đồ minh họa trong hình 4.6 để tối ưu hóa quá trình thu gom và xử lý nước thải từ các phòng thí nghiệm.
4.2.1 Phương án đề xuất thiết kế mô hình xử lý nước thải khu thí nghiệm
Trong quá trình thực hành từ module T6, T7, T8, đề tài chính tập trung vào việc xử lý nước thải từ ba phòng thí nghiệm, chủ yếu là loại bỏ kim loại nặng Các phương án được đề xuất nhằm loại bỏ hoặc giảm tối đa hàm lượng kim loại nặng trong dòng nước trước khi thải ra môi trường, đảm bảo quy chuẩn an toàn và bảo vệ môi trường.
Hình 4.7 (a + b) Đề xuất phương án xử lý nước thải phòng thí nghiệm - thực hành T6, T7, T8 4.2.1.1 Thuyết minh phương án
Nước thải từ phòng thí nghiệm được đưa vào hệ thống xử lý qua bể phản ứng chứa lớp đệm đá vôi, giúp duy trì pH trung hòa hoặc kiềm để ổn định và kết tủa các kim loại nặng dễ kết tủa Sau đó, nước đi vào bể lắng để các chất rắn lơ lửng được lắng xuống đáy, định kỳ được nạo vét để duy trì hiệu quả xử lý Tiếp theo, nước qua hệ thống bể lọc thực vật gồm lớp lau sậy và lớp bèo, nâng cao khả năng làm sạch và loại bỏ các chất ô nhiễm còn lại trong nước thải.
Hệ rễ và bùn đóng vai trò quan trọng trong quá trình xử lý nước thải, khi kim loại nặng được hấp thụ một phần vào cây và hấp phụ vào bùn Nhờ đó, hàm lượng kim loại trong nước giảm rõ rệt, giúp giảm ô nhiễm và bảo vệ môi trường Cuối cùng, nước đã qua xử lý được dẫn ra mương nước thải chung, đảm bảo đạt tiêu chuẩn môi trường.
Nước thải từ phòng thí nghiệm được đưa vào hệ thống ống dẫn và đưa đến bể phản ứng chứa lớp đệm đá vôi để duy trì pH ổn định trong phạm vi trung hòa hoặc kiềm, giúp ngăn chặn kim loại nặng kết tủa trở lại và thúc đẩy quá trình kết tủa các kim loại dễ kết tủa Sau đó, nước thải chảy vào bể lắng để các hạt rắn lớn lắng xuống đáy bể, được định kỳ nạo vét nhằm loại bỏ chất thải rắn Tiếp theo, nước đi qua bể lọc cát sỏi (bể lọc nhanh) để loại bỏ các tạp chất còn sót lại, đảm bảo nước thải đạt chuẩn trước khi xả ra môi trường.
Hệ thống bể lọc gồm 3 lớp: lớp trên cùng là cát, lớp giữa là sỏi nhỏ, và lớp bên dưới là đá cuội kích thước lớn Mục đích của bể lọc này là giữ lại các hạt rắn lơ lửng còn lại trong nước, giảm tác động của chúng đến than hoạt tính ở các bể tiếp theo, đồng thời tăng tuổi thọ và khả năng hấp phụ kim loại nặng của than Sau khi qua bể lọc cát sỏi, nước thải tiếp tục chảy vào các bể lọc bằng than hoạt tính và đá ong, nơi các kim loại nặng bị hấp phụ bám trên bề mặt than và phần nhỏ trên đá ong Cuối cùng, nước thải đã được xử lý qua các bể lọc này sẽ thoát ra và chảy vào hệ thống mương chung, đảm bảo chất lượng nước sau xử lý đạt tiêu chuẩn.
4.2.1.2 Tính hợp lý của các phương án
Phương án 1 của đề tài tập trung xử lý nước thải bằng phương pháp sử dụng thực vật nhờ khả năng hấp thụ kim loại nặng của lau sậy và bèo tây Đây là giải pháp thân thiện môi trường, giúp giảm tải các chất độc hại trong nước thải hiệu quả Việc lựa chọn các loại thực vật này dựa trên đặc tính sinh trưởng nhanh chóng và khả năng lọc sạch kim loại nặng, góp phần bảo vệ hệ sinh thái và nâng cao chất lượng nguồn nước.
Lau sậy có khả năng phát triển tốt ngay cả khi được tiếp nhận nước thải chứa kim loại nặng, theo nghiên cứu được công bố trên Tạp chí sinh học số 2/2011 Kim loại nặng thường tích tụ chủ yếu trong lớp bùn của hệ thống đất ngập nước, đặc biệt tập trung tại phần bùn gần nơi tiếp nhận nước vào Hiệu quả làm sạch nguồn nước thải của hệ thống đất ngập nước càng tăng lên theo thời gian hoạt động dài, nhấn mạnh vai trò của hệ thống trong xử lý ô nhiễm kim loại nặng.
Đề xuất biện pháp nâng cao hiệu quả công tác quản lý nước thải khu thí nghiệm thực hành T6, T7, T8
Dựa trên kết quả nghiên cứu và các phân tích ở phần 4.1, 4.2, đặc biệt là những dữ liệu về hiện trạng dòng nước thải, đề tài đề xuất một số phương án tối ưu nhằm cải thiện chất lượng dòng chảy, giảm thiểu ô nhiễm và bảo vệ môi trường nước.
Nâng cao năng lực quản lý của cán bộ phòng thí nghiệm là yếu tố then chốt để đảm bảo hoạt động hiệu quả Cán bộ quản lý không chỉ phải có kiến thức chuyên môn vững vàng mà còn cần trang bị kỹ năng quản lý để kiểm soát chặt chẽ các trang thiết bị và tuân thủ nội quy phòng thí nghiệm Việc đảm bảo các quy định nghiêm ngặt giúp duy trì an toàn và nâng cao chất lượng công việc trong phòng thí nghiệm.
(2) Hóa chất sau sử dụng thí nghiệm nên có kế hoạch thu gom chứ không đổ vào hệ thống nước thải chung
Nên hướng dẫn sinh viên cách pha chế dung dịch cho từng nhóm làm thí nghiệm để đảm bảo an toàn và chính xác Việc này giúp hạn chế tối đa các lỗi pha nhầm hóa chất, tránh tình trạng phải đổ bỏ gây lãng phí và ô nhiễm môi trường Đào tạo cẩn thận về quy trình pha chế là yếu tố quan trọng để nâng cao hiệu quả và an toàn trong các hoạt động thí nghiệm của sinh viên.
(4) Thành lập Ban quản lý chịu trách nhiệm giám sát các hệ thống thoát nước thải trong trường, ngăn ngừa tình trạng tắc nghẽn dòng thải
Đối với nước thải từ khu vực phòng thí nghiệm, không nên xả trực tiếp vào hệ thống thoát nước chung để đảm bảo an toàn môi trường Thay vào đó, cần xây dựng hệ thống xử lý nước thải riêng biệt, phù hợp với đặc thù của phòng thí nghiệm Sau khi nước thải đã được xử lý đạt tiêu chuẩn, mới tiến hành đưa vào hệ thống thoát nước chung của trường để đảm bảo an toàn và tuân thủ các quy định về môi trường.
