ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ xử lý nước AO bị NHIỄM bởi NƯỚC THẢI SINH HOẠT VÀ NHIỄM THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT BẰNG ĐẤT NGẬP NƯỚC KIẾN TẠO

Nhằm góp phần đánh giá hiệu quả xử lý nước ao bị nhiễm nước thải sinh hoạt và thuốc BVTV bằng đất ngập nước kiến tạo, đề tài “Đánh giá hiệu quả xử lý nước ao bị nhiễm nước thải sinh hoạt

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA MÔI TRƯỜNG VÀ TÀI NGUYÊN THIÊN NHIÊN

LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH KỸ THUẬT MÔI TRƯỜNG

ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƯỚC AO BỊ NHIỄM BỞI NƯỚC THẢI SINH HOẠT VÀ NHIỄM THUỐC BẢO VỆ THỰC VẬT BẰNG ĐẤT NGẬP NƯỚC KIẾN TẠO

Cán bộ hướng dẫn: Sinh viên thực hiện:

PHẠM VĂN TOÀN NGUYỄN TẤN LỢI B1205067 NGUYỄN THỊ HUỲNH NHƯ B1205087

2015

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

Cán bộ hướng dẫn

(kí tên)

PHẠM VĂN TOÀN

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN

LỜI CẢM ƠN

Trong suốt quá trình học tập cũng như làm luận văn tốt nghiệp, ngoài sự cố gắng của bản thân, chúng em còn nhận được rất nhiều sự quan tâm, giúp đỡ từ gia đình, thầy

cô và bạn bè Chúng em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc đến:

Cha mẹ và những người thân trong gia đình đã chia sẽ, động viên và dành những điều tốt nhất cho chúng em trong suốt quá trình học tập và làm luận văn tốt nghiệp Thầy Phạm Văn Toàn đã dành nhiều thời gian để hướng dẫn, động viên và cung cấp nhiều kiến thức quý báu, tạo mọi điều kiện thuận lợi để chúng em có thể hoàn thành tốt luận văn tốt nghiệp

Các thầy, cô trong bộ môn Kỹ thuật môi trường, các anh chị cao học Khoa học môi trường K20 đã nhiệt tình giúp đỡ, tạo điều kiện tốt cho chúng em trong suốt thời gian làm việc tại phòng thí nghiệm

Bạn bè trong lớp Kỹ thuật môi trường K38 đã giúp đỡ, động viên, trao đổi kiến thức trong suốt thời gian làm luận văn tốt nghiệp

Xin chân thành cảm ơn!

TÓM TẮT

Nước ao bị nhiễm nước thải sinh hoạt và thuốc BVTV cần phải được xử lý vì đây là nguồn cấp nước sinh hoạt cho người dân sống ở các vùng nông thôn chưa có nguồn nước cấp Nước ao bị ô nhiễm chất hữu cơ, đạm, lân,…dư lượng thuốc BVTV ảnh hưởng đến sức khỏe của người dân khi sử dụng Do đó cần phải được xử lý và làm giảm nồng độ BOD5, COD, TKN, TP, TSS, Tổng Coliform và dư lượng thuốc BVTV trước khi thải ra môi trường Nhằm góp phần đánh giá hiệu quả xử lý nước ao bị

nhiễm nước thải sinh hoạt và thuốc BVTV bằng đất ngập nước kiến tạo, đề tài “Đánh giá hiệu quả xử lý nước ao bị nhiễm nước thải sinh hoạt và thuốc BVTV bằng đất ngập nước kiến tạo chảy ngầm theo phương ngang kết hợp trồng cây Ngải hoa” được

thực hiện với 2 tải nạp lưu lượng 600 L/ngày và 1000 L/ngày

Thí nghiệm được vận hành từ ngày 1/9/2015 đến 15/10/2015 trên hệ thống đất ngập nước kiến tạo chảy ngầm theo phương ngang tại Khu I – Đại học Cần Thơ Hiệu suất

xử lý của hệ thống được đánh giá ở thí nghiệm 600 L/ngày và 1000 L/ngày Kết quả cho thấy tất cả các chỉ tiêu nồng độ đều giảm dần sau khi qua hệ thống đất ngập nước kiến tạo ở cả 2 thí nghiệm Hiệu suất xử lý ở thí nghiệm 600 L/ngày cao hơn thí nghiệm 1000 L/ngày ở các chỉ tiêu như BOD5, COD, TKN, TP còn đối với chỉ tiêu Tổng Coliform và TSS hiệu suất không thay đổi nhiều ở 2 thí nghiệm

LỜI CAM ĐOAN

Chúng tôi xin cam đoan luận văn được hình thành dựa trên kết quả nghiên cứu của chúng tôi và các số liệu, kết quả nghiên cứu này chưa được dùng cho bất cứ luận văn nào trước đây

MỤC LỤC

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN i

NHẬN XÉT CỦA CÁN BỘ PHẢN BIỆN iii

LỜI CẢM ƠN iv

TÓM TẮT v

LỜI CAM ĐOAN vi

MỤC LỤC vii

DANH SÁCH BẢNG x

DANH SÁCH HÌNH xi

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT xii

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU 1

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ 1

1.2 MỤC TIÊU ĐỀ TÀI 2

1.2.1 Mục tiêu tổng quát 2

1.2.2 Mục tiêu cụ thể 2

1.2.3 Nội dung nghiên cứu 2

CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 3

2.1 NƯỚC THẢI SINH HOẠT 3

2.1.1 Định nghĩa 3

2.1.2 Phân loại nước thải sinh hoạt 3

2.1.3 Thành phần, tính chất của nước thải sinh hoạt 3

2.1.4 Ảnh hưởng của nước thải sinh hoạt đến con người và sinh vật 4

2.2 NƯỚC THẢI CHỨA DƯ LƯỢNG THUỐC BVTV 5

2.2.1 Khái niệm thuốc BVTV 5

2.2.2 Thuốc BVTV hoạt chất Quinalphos 5

2.3 ĐẤT NGẬP NƯỚC KIẾN TẠO 6

2.3.1 Định nghĩa đất ngập nước kiến tạo 6

2.3.2 Phân loại đất ngập nước kiến tạo 6

2.3.3 Các điều kiện vận hành hệ thống đất ngập nước 10

2.4.2 Vai trò của thực vật thủy sinh trong xử lý nước thải 12

2.4.3 Phân loại thực vật thủy sinh 13

2.5 CƠ CHẾ LOẠI BỎ CHẤT Ô NHIỄM TRONG ĐẤT NGẬP NƯỚC 14

2.5.1 Cơ chế loại bỏ chất rắn lơ lửng 14

2.5.2 Cơ chế loại bỏ Nitơ 14

2.5.3 Cơ chế loại bỏ Photpho 16

2.5.4 Cơ chế loại bỏ các mầm bệnh 17

2.5.5 Cơ chế loại bỏ COD 17

2.6 CÂY NGẢI HOA 18

2.7 ỨNG DỤNG ĐẤT NGẬP NƯỚC KIẾN TẠO TRONG XỬ LÝ NƯỚC THẢI

19 2.7.1 Các ứng dụng ĐNNKT trong xử lý nước thải ở Việt Nam 19

2.7.2 Các ứng dụng ĐNNKT trong xử lý nước thải trên thế giới 20

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 21

3.1 ĐỊA ĐIỂM, THỜI GIAN VÀ ĐỐI TƯỢNG THỰC HIỆN 21

3.1.1 Địa điểm thực hiện 21

3.1.2 Thời gian thực hiện: 21

3.1.3 Đối tượng nghiên cứu 21

3.2 MÔ TẢ HỆ THỐNG THÍ NGHIỆM 21

3.2.1 Bể đầu vào (bể điều lưu) 21

3.2.2 Bể đá 4 x 6 22

3.2.3 Bể lọc 22

3.2.4 Bể cát xử lý có trồng thực vật 22

3.2.5 Bể đầu ra 23

3.3 BỐ TRÍ THÍ NGHIỆM 23

3.4 VẬN HÀNH HỆ THỐNG 23

3.5 PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN THỰC HIỆN ĐỀ TÀI 24

3.5.2 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu 25

3.5.3 Phương pháp xử lý số liệu 27

CHƯƠNG 4 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 28

4.1 CHẤT LƯỢNG NƯỚC ĐẦU VÀO 28

4.2 KẾT QUẢ THẢO LUẬN 29

4.2.1 pH 29

4.2.2 Độ dẫn điện (EC) 30

4.2.3 Tổng chất rắn lơ lửng 33

4.2.4 Nhu cầu oxy sinh hóa 37

4.2.5 Nhu cầu oxy hóa học 33

4.2.6 Tổng Nitơ Kejldahl 39

4.2.7 Tổng Photpho 41

4.2.8 Tổng Coliform 43

4.2.9 Thuốc BVTV 44

4.3 THIẾT LẬP PHƯƠNG TRÌNH CÂN BẰNG NƯỚC 45

CHƯƠNG 5 KẾT LUẬN-KIẾN NGHỊ 48

5.1 KẾT LUẬN 48

5.2 KIẾN NGHỊ

48 TÀI LIỆU THAM KHẢO 49

PHỤ LỤC I KẾT QUẢ PHÂN TÍCH CÁC MẪU NƯỚC 51

PHỤ LỤC II SỐ LIỆU LƯỢNG MƯA 55

PHỤ LỤC III 57

PHỤ LỤC IV HÌNH ẢNH 65

DANH SÁCH BẢNG

Bảng 2.1 Đặc tính nước thải sinh hoạt 4

Bảng 2.2 So sánh ưu điểm và nhược điểm của hai kiểu hình ĐNNKT

9 Bảng 2.3 Đặc điểm vật liệu dùng cho thiết kế ĐNNKT chảy ngầm

11 Bảng 2.4 Một số loài thủy sinh thực vật phổ biến 12

Bảng 3.1 Các chỉ tiêu và phương pháp phân tích mẫu nước thải 25

Bảng 4.1 Thành phần và tính chất của nước thải đầu vào 28

Bảng 4.2 Kết quả phân tích hoạt chất Quinalphos 44

DANH SÁCH HÌNH

Hình 2.1 Sơ đồ đất ngập nước kiến tạo chảy ngầm theo phương đứng 8

Hình 2.2 Sơ đồ đất ngập nước kiến tạo chảy ngầm theo phương ngang 8

Hình 2.3 Cơ chế loại bỏ đạm trong đất ngập nước ( Lê Anh Tuấn et al., 2009) 15

Hình 2.4 Cây Ngải hoa 19

Hình 3.1 Bể đầu vào 22

Hình 3.2 Bể đá (trên) và bể lọc (dưới) 22

Hình 3.3 Mặt bằng hệ thống xử lý nước thải bằng ĐNNKT chảy ngầm phương ngang và các vị trí thu mẫu (Đơn vị: mm) ( Trương Thị Phương Thảo, 2012) i Hình 3.4 Sơ đồ quy trình phân tích thuốc BVTV 26

Hình 4.1 Diễn biến pH tại các vị trí thu mẫu ở TN 600 L/ngày 29

Hình 4.2 Diễn biến pH tại các vị trí thu mẫu ở TN 1000 L/ngày 30

Hình 4.3 Diễn biến EC tại các vị trí thu mẫu ở TN 600 L/ngày 31

Hình 4.4 Diễn biến EC tại các vị trí thu mẫu ở TN 1000 L/ngày 32

Hình 4.5 Diễn biến BOD5 tại các vị trí thu mẫu ở thí nghiệm 600 L/ngày 35

Hình 4.6 Diễn biến BOD5 tại các vị trí thu mẫu ở thí nghiệm 1000 L/ngày 36

Hình 4.7 Diễn biến COD tại các vị trí thu mẫu ở thí nghiệm 600 L/ngày 37

Hình 4.8 Diễn biến COD tại các vị trí thu mẫu ở thí nghiệm 1000 L/ngày 38

Hình 4.9 Diễn biến TSS tại các vị trí thu mẫu ở thí nghiệm 600 L/ngày 33

Hình 4.10 Diễn biến TSS tại các vị trí thu mẫu ở thí nghiệm 1000 L/ngày 34

Hình 4.11 Diễn biến TKN tại các vị trí thu mẫu ở thí nghiệm 600 L/ngày 39

Hình 4.12 Diễn biến TKN tại các vị trí thu mẫu ở thí nghiệm 1000 L/ngày 40

Hình 4.13 Diễn biến TP tại các vị trí thu mẫu ở thí nghiệm 600 L/ngày 41

Hình 4.14 Diễn biến TP tại các vị trí thu mẫu ở thí nghiệm 1000 L/ngày 42

Hình 4.15 Diễn biến tổng Coliform tại các vị trí thu mẫu ở TN 600 L/ngày 43

Hình 4.16 Diễn biến tổng Coliform tại các vị trí thu mẫu ở TN 1000 L/ngày 43

Hình 4.17 Đồ thị biểu diễn tổng lượng nước vào và lượng nước ra ở các ngày vận hành thí nghiệm 600 L/ngày 46

Hình 4.18 Đồ thị biểu diễn tổng lượng nước vào và lượng nước ra ở các ngày vận hành thí nghiệm 1000 L/ngày 47

DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT

BOD Biochemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy sinh hóa

nông thôn

COD Chemical Oxygen Demand Nhu cầu oxy hóa học

thiên nhiên

TKN Total Nitrogen Kejldahl Tổng nitơ Kejldahl

TSS Total Suspended Solid Tổng chất rắn lơ lửng

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU

1.1 ĐẶT VẤN ĐỀ

Cuộc sống không thể tồn tại nếu thiếu nước ngọt, nhưng lượng nước ngọt chiếm tỉ lệ khá nhỏ trên trái đất Nước cần cho các hoạt động sinh hoạt, sản xuất nông nghiệp, công nghiệp,…Do ý thức kém mà con người sử dụng một cách lãng phí và gây ô nhiễm nguồn nước

Ngày nay, ngành nông nghiệp phát triển mạnh kéo theo lượng thuốc bảo vệ thực vật (BVTV) sử dụng cho nông nghiệp cũng ngày một nhiều hơn Nước thải do thuốc BVTV từ đồng ruộng thải ra kênh mương, sông rạch có thành phần rất phức tạp, khó phân hủy Các chất khó phân hủy này kết hợp với nước thải sinh hoạt từ các hộ dân, khu dân cư gây ô nhiễm môi trường nước nghiêm trọng ảnh hưởng đến sức khỏe con người, gây chết các thủy sinh vật dưới nước Ở Đồng bằng sông Cửu Long (ĐBSCL) đặc biệt là các vùng nông thôn nguồn nước mặt vẫn là nguồn nước cấp cho sinh hoạt Nguồn nước mặt này bị ô nhiễm một phần bởi nước thải sinh hoạt từ các hoạt động hằng ngày của người dân như tắm giặt, nấu ăn, vệ sinh,…chủ yếu là ô nhiễm chất hữu

cơ, trong đó thành phần COD, BOD, TSS…là rất đáng kể Mặt khác, nước thải do thuốc BVTV từ đồng ruộng thải ra kênh mương, sông rạch có thành phần rất phức tạp, khó phân hủy Khi đó nguồn nước mặt này vừa bị ô nhiễm nước thải sinh hoạt vừa bị ô nhiễm bởi thuốc BVTV Chính vì thế cần phải có biện pháp bảo vệ và xử lý nguồn nước mặt này để cung cấp nguồn nước sạch cho người dân

Hiện nay, có nhiều biện pháp xử lý nước thải như: xử lý hóa lý, hóa học, sinh học… Mỗi biện pháp đều có ưu điểm và nhược điểm riêng Vì vậy, việc lựa chọn công nghệ cần cân đối giữa chi phí xây dựng, vận hành và bảo trì là hết sức cần thiết Một trong những biện pháp xử lý nước thải đáp ứng yêu cầu trên là sử dụng Đất Ngập Nước Kiến Tạo (ĐNNKT) được xem là giải pháp giải quyết các vấn đề trên Đất ngập nước kiến tạo được xem là một chọn lựa chi phí thấp cho việc xử lý nước thải cho trường

hợp đất sẵn có (Lê Anh Tuấn, et al., 2009) Trên thế giới và Việt Nam việc sử dụng

ĐNN kiến tạo để xử lý nước thải đã được áp dụng và mang lại kết quả tối ưu Khác với những công nghệ hóa lý thì công nghệ sinh học sử dụng ĐNN kiến tạo để xử lý

nước thải sinh hoạt là điều hết sức khả thi (Ngô Thụy Diễm Trang et al., 2010) Đất

ngập nước kiến tạo có vai trò xử lý chất ô nhiễm cao mà đặc biệt là ô nhiễm hữu cơ, vừa mang tính hiệu quả mà chi phí lại thấp, rất thích hợp cho tình hình kinh tế hiện nay (Brix, 1997) Đặc biệt khả năng xử lý nước thải khá tốt khi kết hợp với trồng thực vật vì thực vật đóng vai trò quan trọng trong xử lý nước thải: các phần cơ thể của thực vật tạo bề mặt để vi khuẩn bám vào và phát triển để phân hủy các chất ô nhiễm, giảm vận tốc dòng chảy, tăng khả năng lắng và giữ lại các chất rắn của nước thải trong khu đất ngập nước kiến tạo, tăng thời gian tiếp xúc giữa nước thải và thực vật, do đó tăng khả năng hấp thu đạm Ngoài ra, thực vật còn tạo được vẻ mỹ quan cho khu vực xử

lý (Lê Anh Tuấn et al., 2009) Thực vật được sử dụng là cây Ngải hoa một loài thực

vật có khả năng xử lý nước khá tốt (Ngô Thụy Diễm Trang, 2009) và được trồng nhiều nơi ở ĐBSCL để tạo cảnh quan Vì thế, đề tài được nghiên cứu: “Xử lý nước

1.2.3 Nội dung nghiên cứu

- Tìm hiểu cấu tạo và cải tạo hệ thống ĐNN kiến tạo khu I – ĐHCT

- Vận hành hệ thống ở 2 mức tải nạp lưu lượng 600 L/ngày và 1000 L/ngày để xác định hiệu quả xử lý

- Xác định các chỉ tiêu đầu vào và đầu ra của nước thải: pH, COD, TSS, BOD5, TKN,

TP, Tổng coliform - Xác định dư lượng thuốc BVTV trong nước thải đầu vào và đầu ra

CHƯƠNG 2 LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU

2.1 NƯỚC THẢI SINH HOẠT

2.1.1 Định nghĩa

Nước thải sinh hoạt là nước thải từ các hộ dân cư, các khu thương mại hay các cơ quan hành chính Nước thải bao gồm nước tắm giặt, nấu nướng Nước thải này có lượng biến thiên theo giờ trong ngày theo thời tiết, theo các thiết bị sử dụng nước và khả năng cấp nước sinh hoạt của cộng đồng đó Theo định nghĩa đơn giản nhất nước thải chính là nước cấp cho cộng đồng, sau khi được sử dụng cho nhiều mục đích khác nhau đã bị nhiễm bẩn và thải ra môi trường (Lê Hoàng Việt, 2014)

2.1.2 Phân loại nước thải sinh hoạt

a Phân loại theo nguồn gốc hình thành

Nước thải sinh hoạt sinh ra từ các hộ gia đình có thể phân thành các loại:

- Nước thải không chứa phân, nước tiểu và các loại thực phẩm từ các thiết bị vệ sinh như bồn tắm, chậu giặt, chậu rửa mặt

- Nước thải chứa phân, nước tiểu từ các khu vệ sinh

b Phân loại theo đối tượng thoát nước

Theo đối tượng thoát nước, nước thải sinh hoạt được chia thành 2 loại:

- Nước thải sinh ra từ các hộ gia đình, khu dân cư

- Nước thải sinh ra từ các công trình, dịch vụ, công cộng như bệnh viện, khách sạn, trường học, nhà ăn

c Phân loại theo đặc điểm hệ thống thoát nước

Theo đặc điểm của hệ thống thoát nước chia thành 2 loại nước thải:

- Nước thải hệ thống thoát nước riêng: nước thải từ các thiết bị vệ sinh được thu gom và vận chuyển về trạm xử lý theo cống riêng

- Nước thải hệ thống thoát nước chung: nước thải sinh hoạt cùng với nước mưa được thu gom và vận chuyển theo đường cống chung về trạm xử lý

2.1.3 Thành phần, tính chất của nước thải sinh hoạt

Đặc trưng của nước thải sinh hoạt là chứa nhiều tạp chất khác nhau, trong đó chất hữu

cơ chiếm khoảng 52%, vô cơ 48% và một số lượng lớn vi sinh vật ở dạng virus, vi khuẩn gây bệnh như tả lỵ, thương hàn, Bên cạnh đó, nước thải sinh hoạt cũng chứa nhiều các vi khuẩn không có hại có tác dụng phân hủy các chất thải Thành phần nước

Bảng 2.1 Đặc tính nước thải sinh hoạt

Cao Trung bình Thấp

COD

mg/l

(Nguồn: Lê Hoàng Việt, 2003)

2.1.4 Ảnh hưởng của nước thải sinh hoạt đến con người và sinh vật

a Ảnh hưởng đến con người

Nước thải sinh hoạt chưa được xử lý mà thải thải trực tiếp ra sông, kênh, rạch tạo điều kiện cho mầm bệnh lây lan và gây bệnh cho người dân sử dụng

Theo thống kê WTO, mỗi năm có 4 tỷ ca mắc bệnh tiêu chảy trên toàn thế giới vì nước không an toàn, vệ sinh môi trường và vệ sinh cá nhân kém; 6 triệu người bị mù

do bệnh đau mắt hột (một bệnh phổ biến ở các cộng đồng nông thôn nghèo thiếu phương tiện vệ sinh cá nhân cơ bản, thiếu nước sạch và điều kiện vệ sinh môi trường) Theo báo cáo của WHO/UNICEF, 95% dân số Việt Nam có thể tiếp nhận nước được cải thiện nhưng chỉ 23% dân số được hưởng nước máy tại hộ gia đình Khoảng 76% dân số có thể tiếp cận các phương tiện vệ sinh môi trường được cải thiện, trong khi

đó 4% vẫn còn phóng uế bừa bãi (Lê Hoàng Việt, 2003)

b Ảnh hưởng đến sinh vật

Ô nhiễm nước ảnh hưởng trực tiếp đến các sinh vật sống trong nước, đặc biệt là vùng sông do nước chịu tác động của ô nhiễm nhiều nhất Nhiều loài thủy sinh vật hấp thu các chất độc trong nước, thời gian lâu ngày gây biến đổi trong cơ thể, một số trường hợp gây đột biến gen tạo nhiều loài mới, một số trường hợp làm chết các loài thủy sinh (Lê Hoàng Việt, 2003)

2.2 NƯỚC THẢI CHỨA DƯ LƯỢNG THUỐC BVTV

2.2.1 Khái niệm thuốc BVTV

Theo Trần Văn Hai (2009), hóa chất BVTV là những hợp chất độc gốc tự nhiên hoặc tổng hợp hóa học được dùng để phòng và trừ sinh vật gây hại cây trồng và nông sản Hóa chất BVTV gồm nhiều nhóm khác nhau, gọi theo tên nhóm sinh vật gây hại như thuốc trừ sâu dùng để trừ sâu hại, thuốc trừ nấm dùng để trừ bệnh cây, thuốc trừ cỏ dùng trừ các loài cỏ dai gây ḥ ai cho cây tṛ ồng Mỗi nhóm thuốc chỉ có tác dụng đối với sinh vật gây hại thuộc nhóm đó Ví dụ, không thể dùng thuốc trừ sâu để trừ bệnh cây hoặc ngược lại Hóa chất BVTV nhiều khi còn được gọi là thuốc trừ dịch hại và khái niệm này bao gồm cả thuốc trừ các loài ve, bét, rệp hại vật nuôi và trừ côn trùng

y tế

2.2.2 Thuốc BVTV hoạt chất Quinalphos

Quinalphos là hoat cḥ ất thuôc nḥ óm lân hữu cơ đươc s ̣ử dung ̣ phổ biến trong nông nghiêp, đ ̣ ăc bị êt ḷ à trên lúa, nhằm phòng trừ các loai côn tṛ ùng gây hai cho cây ̣ trồng

- Tên thương mại: Kinalux 25EC

- Tên hóa học: 0,0-diethyl 0-2 quinoxalin phosphorthioate

- Tên hoạt chất: Quinalphos

- Nhóm hóa học: Lân hữu cơ

Theo nghiên cứu của Lê Huy Bá và Lâm Minh Triết (2005) cho thấy khi phun thuốc BVTV cho cây trồng thì chỉ có khoảng 50% thuốc bám trên cây trồng, phần còn lại bay vào không khí, rơi xuống đất, nước và có thể bị rửa trôi hoàn toàn vào các thủy vực nếu sau khi phun gặp mưa

Theo bảng phân loai đ ̣ ôc ṭ inh ć ủa Tổ Chức Y Tế Thế Giới (WHO, 2009), hoat cḥ ất Quinalphos đươc x ̣ếp vào nhóm hoat cḥất có đô ̣đôc ấp II – nhóm đôc trung bình

2.3 ĐẤT NGẬP NƯỚC KIẾN TẠO

2.3.1 Định nghĩa đất ngập nước kiến tạo

Đất ngập nước kiến tạo (ĐNNKT) là một hệ thống công trình xử lý nước thải được kiến thiết và tạo dựng mô phỏng có điều chỉnh theo tính chất của đất ngập nước tự nhiên với cây trồng chọn lọc Đất ngập nước kiến tạo được xây dựng cho mục đích

vừa xử lý nước thải vừa tạo sinh cảnh (Lê Anh Tuấn et al.,2009)

Theo Lê Hoàng Việt (2014) thì đất ngập nước kiến tạo là vùng ngập nước do con người tạo ra, nó được thiết kế, vận hành để lợi dụng các chức năng của đất ngập nước

tự nhiên để phục vụ cho các nhu cầu của con người Nó được xây dựng từ một khu đất mà trước đó không phải là đất ngập nước và được dùng để xử lý nước thải là chủ yếu

Đất ngập nước kiến tạo (ĐNNKT) là các bãi đất được quy hoạch sẵn, phân thành từng thửa và từng ô Người ta có thể thay thế đất trong các ô, thửa bằng các loại vật liệu lọc tự nhiên có khả năng lọc và hấp thụ các chất bẩn như cát, sỏi, đá,… (Trần Đức

Hạ, 2002)

Đất ngập nước kiến tạo được xây dựng cho mục đích chính là xử lý nước thải, các mục tiêu khác như điều tiết lũ, bổ cập nước ngầm, điều hòa khí hậu, khai thác nguyên liệu thô Các chất ô nhiễm của nước thải có thể từ nước thải sinh hoạt, nước thải từ sản xuất dân dụng hoặc công nghiệp,… khi qua ĐNNKT sẽ bị giữ lại bởi chất nền (đất, cát, sạn sỏi…) và cây trồng, cuối cùng nước sẽ trở nên sạch hơn

Có 3 khu vực chính cho một hệ thống xử lý nước thải bằng ĐNNKT gồm khu tiền xử

lý, khu vào và khu lọc qua ĐNN với hệ thống các cây thủy sinh

2.3.2 Phân loại đất ngập nước kiến tạo

Theo Lê Anh Tuấn (2009) ĐNNKT được phân thành 2 loại:

- Đất ngập nước kiến tạo chảy mặt

- Đất ngập nước kiến tạo chảy ngầm

Trong đó, ĐNNKT chảy ngầm được chia thành 2 loại theo dòng chảy:

+ Đất ngập nước kiến tạo chảy ngầm theo phương đứng + Đất

ngập nước kiến tạo chảy ngầm theo phương ngang

Ngoài ra còn có một số hệ thống ĐNNKT xử lý theo kiểu lai, bằng cách kết hợp pha giữa 2 hệ thống ĐNN cơ bản trên

a Đất ngập nước kiến tạo chảy mặt

Đất ngập nước kiến tạo chảy mặt thích hợp với các loại cây trồng phát triển với độ ngập nước dưới 0,4 m, thường sử dụng một vỉa đất hoặc sỏi như một chất nền cho các loại cây trồng mọc rễ và tăng trưởng Chiều sâu lớp đất nền trong đất ngập nước kiến tạo chảy mặt thường vào khoảng 0,6m đến 1,0m, đáy nền được thiết kế có độ

kiểu kết thảm hay mọc chìm trong nước (Lê Anh Tuấn et al., 2009)

b ĐNN kiến tạo chảy ngầm

Đất ngập nước kiến tạo chảy ngầm được thiết kế như một thủy vực hoặc một kênh dẫn với đáy không thấm (lót tấm trải nylon, vải chống thấm) hoặc lót đất sét với độ thấm nhỏ để ngăn cản hiện tượng thấm ngang và có một chiều sâu các lớp thấm dẫn thích hợp để trồng cây thủy sinh phát triển được

Hệ thống ĐNNKT chảy ngầm rất phổ biến trong việc ứng dụng xử lý chất hữu cơ, đặc biệt nhu cầu cầu oxy sinh học (BOD5) trong nước thải sinh hoạt Ưu điểm của hệ thống chảy ngầm được biết đến là có khả năng chịu lạnh tốt, giảm thiểu các vấn đề mùi hôi và sâu bệnh và có thể có tốc độ đồng hóa cao hơn so với hệ thống ĐNN chảy mặt trên cùng một đơn vị diện tích Ngoài ra, một số nghiên cứu còn ghi nhận chất nền trong hệ thống chảy ngầm cung cấp diện tích bề mặt tiếp xúc của nước thải lớn hơn trong hệ thống chảy mặt, cho nên hiệu quả xử lý các chất ô nhiễm trong hệ thống chảy ngầm cao hơn trong hệ thống chảy mặt trên cùng một thể tích nước trong xử lý Tuy nhiên, chi phí xây dựng đắt hơn so với hệ thống chảy mặt trên cùng một đơn vị

xử lý, bởi vì lưu tốc dòng chảy trong hệ thống chảy ngầm thường là chậm và rất khó điều chỉnh hơn so với hệ thống chảy mặt Ngoài ra, vấn đề nghẹt và chảy tràn bề mặt cũng thường xảy ra trên nhiều hệ thống chảy mặt, đây cũng là một trở ngại khi ứng dụng hệ thống chảy ngầm cho việc xử lý nước thải có hàm lượng chất rắn và chất hữu

cơ cao, và tải lượng nạp nước cao (Trương Thị Nga và Ngô Thụy Diễm Trang, 2012)

Có 2 loại đất ngập nước chảy ngầm: ĐNNKT chảy ngầm theo phương đứng và ĐNNKT chảy ngầm theo phương ngang

Hình 2.1 Sơ đồ đất ngập nước kiến tạo chảy ngầm theo phương đứng

(Lê Anh Tuấn et al., 2009)

Hình 2.2 Sơ đồ đất ngập nước kiến tạo chảy ngầm theo phương ngang

(Lê Anh Tuấn et al., 2009)

Đất ngập nước kiến tạo chảy ngầm theo phương ngang:

ĐNNKT chảy ngầm theo phương ngang là loại có mực nước nằm dưới lớp nguyên liệu trồng cây Chất nền trong hệ thống chủ yếu là đất tự nhiên và ở dưới có lớp chống thấm bằng đất sét hay vải địa kỹ thuật Độ sâu của lớp chất nền khoảng 0,4m Bên trên lớp vật liệu gười ta rãi đá hoặc cát để hỗ trợ cho sự phát triển của các thực vật nổi Lớp cát đá thường dày khoảng 0,6 – 0,9 m Nước được đưa vào bằng ống đục lỗ hay xẻ rãnh đặt ở dưới mặt đất khoảng 100 – 150 mm Nước sau xử lý được đưa ra khỏi hệ thống bằng một ống thu đặt cách lớp đất mặt 0,3 – 0,6 m (Lê Hoàng Việt, 2014)

Đất ngập nước kiến tạo chảy ngầm theo phương ngang nước thải được xử lý qua quá trình hóa lý và hóa sinh phức tạp gồm thấm rút, hấp thụ, bốc hơi và thoái biến do vi sinh Cuối cùng nước thải đã xử lý sẽ được dẫn qua các lớp sạn, sỏi, đá hộc để thoát

ra ngoài

Ở Đồng Bằng Sông Cửu Long, hệ thống đất ngập nước kiến tạo chảy ngầm theo phương ngang có vẻ phù hợp hơn kiểu chảy theo phương đứng do cao trình mực nước

ngầm trên khá cao, chỉ cách mặt tự nhiên vài chục cm (Lê Anh Tuấn et al.,2009)

c Ưu điểm và nhược điểm khi xử lý nước thải bằng hệ thống ĐNNKT

Ưu điểm của việc sử dụng hệ thống ĐNNKT

Thân thiện với môi trường;

Phương pháp này rẽ tiền hơn các biện pháp xử lý truyền thống khác;

Giá vận hành và bảo trì thấp;

Ít tiêu thụ năng lượng và nguyên liệu và nhân công;

Chịu được sự biến động về lưu lượng và nồng độ các chất ô nhiễm trong nước thải

Nhược điểm của việc sử dụng hệ thống ĐNNKT Cần

không gian và diện tích đất lớn

Hệ thống chỉ mang giá trị kinh tế khi có sẵn diện tích đất dễ áp dụng Quá

trình vận hành phụ thuộc vào điều kiện môi trường

Bảng 2.2 So sánh ưu điểm và nhược điểm của hai kiểu hình ĐNNKT

Chảy mặt - Chi phí xây dựng, vận

hành và quản lý thấp

- Tối thiểu hóa thiết bị cơ khí, năng lượng và kỷ năng quản

lý - Ổn định nhiệt độ và ẩm độ cho khu vực

- Cần một diện tích lớn - Kém loại bỏ Nitơ, photphos và

- Rủi ro cho trẻ em và gia súc

Chảy ngầm - Loại bỏ hiệu quả BOD,

COD, TSS và kim loại nặng

- Cần một diện tích nhỏ

- Giảm thiểu mùi hôi, vi khuẩn - Tối thiều hóa thiết bị cơ khí, năng lượng và kỷ năng quản

lý - Vận hành quanh năm trong điều kiện nhiệt đới

- Tốn thêm chi phí cho vật liệu cát, sỏi

- Tốc độ xử lý có thể chậm

- Nước thải chứa TSS cao

có thể gây tình trạng ngập úng

(Lê Anh Tuấn et al., 2009)

2.3.3 Các điều kiện vận hành hệ thống đất ngập nước

 Tải lượng nạp nước

Lưu lượng nạp nước có quan hệ mật thiết với thời gian tồn lưu nước (cũng như vận tốc di chuyển của nước) và tải lượng nạp BOD5 trong hệ thống ĐNNKT chảy ngầm Nếu lưu lượng nạp nước lớn thì thời gian lưu nước trong hệ thống sẽ ít và ngược lại

Do đó, lưu lượng nạp nước quá lớn thì gây ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý của hệ thống Đây là một thông số rất quan trọng, và tiện lợi để so sánh các khu đất ngập nước với nhau Lưu lượng nạp nước thường sử dụng cho hệ thống ĐNNKT chảy ngầm nằm trong khoảng 15 – 50 L /m2.d (Lê Hoàng Việt, 2003)

 Thời gian tồn lưu nước

Thời gian tồn lưu nước được định nghĩa là thời đoạn nước thải lưu trú theo nghĩa vật

lý bên trong khu đất ngập nước trong quá trình chuyển động của dòng chảy từ điểm vào đến điểm ra

Thời gian tồn lưu nước có quan hệ với các yếu tố như: độ dốc, chiều sâu mực nước, hình dạng, loại cây trồng, loại vật liệu của hệ thống Điều khiển lưu lượng nạp nước

là điểu khiển yếu tố ảnh hưởng đến thời gian tồn lưu nước trong hệ thống

Thời gian tồn lưu nước của hệ thống ĐNNKT chảy ngầm thường nằm trong khoảng

4 – 15 ngày Nếu thời gian tồn lưu nước thấp thì nước thải đi qua hệ thống nhanh hơn khiến hiệu quả xử lý giảm Còn thời gian tồn lưu nước quá lâu sẽ dẫn đến tình trạng

ứ đọng tạo điều kiện cho các quá trình kị khí hoạt động (Lê Hoàng Việt, 2003)

Công thức tính thời gian tồn lưu thủy lực:

n v H.A (ngày) (2.1)

THra= Q ave

Trong đó:

THra - Thời gian tồn lưu trung bình, (ngày)

nv - Độ rỗng của đất, tương ứng với loại mặt cắt ngang của đất ngập nước không bị

thực vật xâm chiếm

H - Độ sâu lớp nước trong khu đất ngập nước, (m)

A - Diện tích mặt khu đất ngập nước, (m2)

Qave - Lưu lượng trung bình (m3/ngày) (Lê Anh Tuấn et al., 2009)

 Tải lượng nạp BOD 5 Sự điều chỉnh tải lượng nạp BOD5 vào ĐNNKT chảy ngầm nhằm 2 mục đích: Chuẩn bị chất hữu cơ cho vi khuẩn tiêu thụ và điều chỉnh lượng chất hữu cơ nạp vào nhằm ngăn ngừa sự thiếu oxy, do các cây trồng không kịp đưa oxy từ khí quyển vào trong khu rễ cây của hệ thống Nếu lượng chất hữu cơ nạp quá nhiều, đặc biệt là không có sự phân phối sẽ làm cây chết và có mùi, đồng thời ảnh hưởng đến hiệu quả xử lý nước thải của hệ thống Đối với ĐNNKT chảy ngầm thì tải nạp BOD5 tối đa là 13300 mg/m2.d Tuy nhiên người ta khuyên dùng, chỉ nên điều chỉnh tải lượng nạp BOD5 tối đa 11000 mg/m2.d và trung bình là 6500 mg/m2.d (Lê Hoàng Việt, 2003)

Diện tích khu đất ngập nước kiến tạo chảy ngầm được tính theo công thức sau (Cooper, 1993):

Q lnC lnC

Trong đó:

Ah - Diện tích mặt của phần cát lọc, m2

Qd - Lưu lượng trung bình ngày của nước thải, m3/ngày

C0 - Lượng nạp BOD5 trung bình ngày, mg/L

Ce - Lượng BOD5 trung bình ngày ở đầu ra theo yêu cầu, mg/L

KT - Hằng số tốc độ phản ứng phụ thuộc vào nhiệt độ, ngày-1

KT = K20(1.06)(T -20) (2.3)Trong đó K20 (ngày-1) là hằng số tốc độ phản ứng tại 20oC

Vật liệu tiêu biểu dùng cho đất ngập nước kiến tạo chảy ngầm bao gồm các loại cát trung đến cát thô có giá trị K20 vào khoảng 1.28 ngày-1 Bảng cung cấp giá trị K20 thử nghiệm ứng với các vật liệu (US-EPA 1988)

T -Nhiệt độ nước thải trong hệ thống, (oC)

H -Độ sâu trung bình lớp chất lỏng trong nền cát, (m) n -Hệ số

rỗng của vật liệu lọc

Bảng 2.3 Đặc điểm vật liệu dùng cho thiết kế ĐNNKT chảy ngầm

Loại vật liệu Kích thước

đối với nitơ và photpho (Lê Anh Tuấn et al., 2009)

Chiều sâu nền cát cho một khu đất ngập nước kiến tạo chảy ngầm sẽ phụ thuộc vào chiều sâu tối đa cho bộ rễ của cây trồng trên khu đất ngập nước đó Chiều sâu này nên chọn đủ dày để bộ rễ có thể tự do phát triển theo chiều sâu lớn nhất của nó và phân phối oxygen vào nền cát Chiều sâu nền cát không nên chọn dưới 45 cm (Lê

Anh Tuấn et al.,2009)

2.4 MỘT SỐ THỰC VẬT THỦY SINH PHÁT TRIỂN Ở ĐẤT NGẬP NƯỚC 2.4.1 Khái niệm

Thực vật thủy sinh là các loài thực vật sinh trưởng trong môi trường nước hoặc trôi nổi Phần lớn thực vật thủy sinh phát triển trong vùng đất ngập nước thường được gọi

là thực vật lớn (macrophytes)

Bảng 2.4 Một số loài thủy sinh thực vật phổ biến

Thủy sinh thực vật sống

chìm

Hydrilla Water milfoil Blyxa

Hydrilla verticillata Mycriophyllum spicatum Blyxa aubertii

Thủy sinh thực vật sống trôi

nổi

Lục bình Bèo tấm Bèo tai tượng Salvinia

Eichhronia crassipes Wolfia arrhiga Pistia stratiotes Salvinia spp

Thủy sinh thực vật sống nổi

Cattails Bulrush Sậy

Typha spp Scirpus spp Phragmites communis (Trương Thị Nga và Ngô Thụy Diễm Trang, 2012)

2.4.2 Vai trò của thực vật thủy sinh trong xử lý nước thải

Thực vật thủy sinh đóng vai trò quan trọng trong xử lý nước thải như một tác nhân làm sạch nước tự nhiên Do tác dụng của tiến trình quang hợp, cây cỏ trong đất ngập nước đã liên kết môi trường vô cơ và hữu cơ lại Thực vật trong đất ngập nước làm thay đổi đặc điểm hóa học của nước, có tác dụng làm các chất dinh dưỡng trong đất chuyển đổi, chúng cũng mang oxy từ không khí xuống các tầng đất nhằm cung cấp oxy cho bộ rễ phát triển trong điều kiện bão hòa hoặc cận bão hòa

Vai trò thứ nhất của thực vật đối với việc xử lý nước thải là các tác động lý học của

nó Các phần cơ thể của thực vật làm ổn định bề mặt của khu đất ngập nước, giảm vận tốc dòng chảy làm tăng khả năng lắng và giữ lại các chất của nước thải, do đó gia

tăng khả năng hấp thu đạm và các ion Các khí khổng trong cây giúp vận chuyển oxy

từ lá xuống rễ, sau đó đưa ra khu vực đất xung quanh tạo oxy để cho các hoạt động phân hủy chất ô nhiễm của các vi sinh vật hiếu khí

Vai trò thứ hai là ảnh hưởng tính thấm của đất, khi chúng ta nhổ cây sẽ tạo nên những

lổ rỗng lớn làm tăng sự thẩm thấu của nước, gia tăng tác động qua lại giữa nước thải

và thực vật

Vai trò thứ ba là việc phóng thích các chất hữu cơ thông qua rễ của chúng

Vai trò thứ tư là thực vật tạo một diện tích bề mặt lớn cho vi khuẩn bám và phát triển thành các màng sinh học Vi sinh vật chịu trách nhiệm chính trong việc phân hủy sinh học các chất ô nhiễm kể cả quá trình khử đạm Khi các phần của cơ thể thực vật chết

đi nó sẽ tạo thêm giá bám cho vi sinh vật

Vai trò thứ năm là việc tạo một môi trường hiếu khí trong đất: các thực vật vận chuyển oxy từ khí khổng trong lá, thân xuống vùng rễ cung cấp oxy cho các quá trình phân hủy hiếu khí của các vi sinh vật ở đây

Vai trò thứ sáu là tạo cảnh quan cho khu vực xử lý (Lê Anh Tuấn et al., 2009) 2.4.3

Phân loại thực vật thủy sinh

a Thực vật nổi

Loài thực vật này có rễ bám vào đất nhưng thân và lá phát triển trên mặt nước, chúng phát triển ở những nơi có chế độ triều ổn định

Các loài thực vật nổi phổ biến nhất trong khu đất ngập nước là các loài thuộc họ một

lá mầm như họ Cói, họ Bấc, họ Bồ Hương, họ Trạch Tả, họ Rau râm, họ Ráy, họ Hoa môi, họ Hắc tam lăng Thực vật hai lá mầm có họ Cúc Các loài thân gỗ ở khu đất ngập nước nhân tạo bao gồm các cây thân gỗ và thân bụi ở các khu đất ngập nước ven sông, rừng ở khu đầm lầy và các khu đất than bùn

cả các bộ phận chịu trách nhiệm quang hợp đều nằm dưới mặt nước, thân và lá thường mềm do không có lignin làm cho chúng có độ sinh hoạt cao chịu đựng được sự chuyển động của dòng nước mà không bị tổn hại Các loài thực vật sống chìm có rễ bám vào lớp bùn đáy lấy các dưỡng chất cho chúng từ lớp bùn đáy, một số ít dưỡng chất vi lượng sẽ được chúng hấp thu từ nước

c Thực vật trôi nổi

Lá và thân của các loài thực vật này trôi nổi trên mặt nước, đối với các loài có rễ thì

rễ của chúng lơ lửng trong nước và không bám xuống nền đáy Họ thực vật phổ biến

nhất thuộc loại thực vật trôi nổi là Họ Bèo tấm bao gồm các chi như Lemna, Spirodela, Wolffia Ngoài ra cũng có các loài có kích thước lớn như lục bình, bèo Cái, các loại

này có bộ rễ dài ngoài tác dụng hấp thu các dưỡng chất dinh dưỡng còn tạo đối trọng

để giữ cây trên mặt nước

2.5 CƠ CHẾ LOẠI BỎ CHẤT Ô NHIỄM TRONG ĐẤT NGẬP NƯỚC

2.5.1 Cơ chế loại bỏ chất rắn lơ lửng

Theo Lê Anh Tuấn (2009), tổng chất rắn lơ lửng (TSS) trong nước thải là trọng lượng rắn giữ lại sau khi lọc nước thải qua giấy lọc (có đường kính lọc 0,45 m) và cho bay hơi tuần hoàn toàn ở nhiệt độ 103 – 105oC TSS được biểu thị bằng đơn vị mg/L Đất ngập nước kiến tạo có khả năng rất cao trong việc loại bỏ một cách hiệu quả chất rắn

lơ lửng khi dòng nước thải đi qua vùng nước mặt của khu đất ngập nước kiến tạo chảy mặt của khu đất ngập nước kiến tạo chảy mặt hoặc vùng đất nền của khu đất ngập nước kiến tạo chảy ngầm theo phương ngang hoặc phương đứng Cơ chế loại bỏ chất rắn lơ lửng là sự trầm tích, lọc và hấp phụ

Tác lực mặt ngoài có tác dụng làm giảm thành phần chất rắn lơ lửng bao gồm lực hấp dẫn van der Waals và lực tích điện làm cho các phần tử hút vào nhau hoặc đẩy nhau

ra tùy theo diện tích tích điện, kích thước hạt so với kích thước lỗ rỗng của môi trường xốp bên trong lớp đất nền mà nó tiếp xúc

2.5.2 Cơ chế loại bỏ Nitơ

Nồng độ Nitơ là chỉ tiêu quan trọng trong xử lý nước thải Nitơ chủ yếu hiện diện trong đất vùng đất ngập nước kiến tạo bao gồm Nitơ hữu cơ, amonia, amonium, nitrit, nitrat và khí nitơ Các dạng vô cơ là các yếu tố cần thiết cho sự tăng trưởng của cây trồng trong hệ sinh thái đất ngập nước, nếu lượng nitơ ít thì sẽ hạn chế hoặc kiểm soát

sự phát triển của sinh khối Việc loại bỏ nitơ khỏi nước rất quan trọng bởi vì độc chất amonia cao có thể làm chết cá Nếu liều lượng Nitrat vượt quá mức cho phép có thể gây ra chứng rối loạn máu của trẻ con, làm giảm khả năng vận chuyển oxy trong máu

(Lê Anh Tuấn et al., 2009)

Nitơ trong ĐNN có thể bị loại bỏ bởi các cơ chế sau (Lê Hoàng Việt, 2003):

- Sự amon hóa

- Hấp phụ bởi chất nền

- Bị hấp thu bởi thực vật và sau đó thực vật được thu hoạch và đưa ra khỏi hệ thống

- Sự bay hơi của amonia

- Quá trình nitrat hóa và khử nitrat hóa của vi sinh vật

a Quá trình khoáng hóa

Nitơ hữu cơ sẽ biến đổi thành NH4+ trong quá trình khoáng hóa Sự khoáng hóa là kết quả của quá trình phân hủy hợp chất hữu cơ bởi hoạt động của vi sinh vật hiếu khí và

kị khí

NH3 + H2O NH4+ + OH- Sau khi hình thành, NH4+có thể được cây hoặc tảo hấp thu và biến ngược lại thành chất hữu cơ

Hình 2.3 Cơ chế loại bỏ đạm trong đất ngập nước (

Lê Anh Tuấn et al., 2009)

b Quá trình nitrat hóa

NH4+ bị oxy hóa thành NO2- và NO3- nhờ hoạt động của vi sinh vật hiếu khí, quá trình này gọi là sự nitrat hóa.Vi khuẩn tham gia quá trình nitrat hóa gồm 2 nhóm: + Nhóm

vi khuẩn nitrit: oxy hóa amoniac thành nitrite, hoàn thành giai đoạn thứ nhất Đại diện

là Nitrosomonas + Nhóm vi khuẩn nitrat: oxy hóa nitrit thành nitrat, hoàn thành giai đoạn thứ hai Đại diện là Nitrobacter

ta chỉ sử dụng các thông số liên quan đến vi khuẩn Nitrosomonas để đặc trưng cho

quá trình nitrat hóa

Tốc độ của giai đoạn thứ nhất xảy ra nhanh gấp 3 lần so với giai đoạn thứ hai Bằng thực nghiệm người ta chứng minh rằng lượng oxy tiêu hao để oxy hóa 1mg Nitơ của

N2O, N2 (Lê Hoàng Việt, 2003)

NO3- NO2- NO N2O N2

Ba sản phẩm sau cùng là các chất khí sẽ được phóng thích vào khí quyển Quá trình

khử nitrat được thực hiện bởi các vi khuẩn thuộc các giống Achromobacter,

Aerobacter, Alcaligenes, Bacillus, Brevibacterium, Flavobacterium, Pseudomonas, Lactobacillus,

Tốc độ khử nitrat phụ thuộc vào các yếu tố sau:

+ Oxy hòa tan (DO): Quá trình khử nitrat xảy ra trong điều kiện thiếu khí nên

nồng độ DO ảnh hưởng rất lớn đến hiệu quả của quá trình vỡ oxy trong nước thải ức

chế các enzyme khử nitrat Loài Pseudomonas bị ức chế ở DO 0,2 mg/L, quá trình

khử nitrat bị dừng khi DO là 0,13 mg/L Tốc độ khử nitrat ở DO = 0,2 mg/L chỉ bằng một nửa tốc độ khử nitrat ở DO là 0 mg/L, khi DO tăng lên 2 mg/L thì tốc độ khử nitrat chỉ bằng 10% ở DO là 0 mg/L

+ pH: Quá trình khử nitrat không thể xảy ra khi pH thấp vì sẽ ức chế vi khuẩn

khử nitrat hoạt động Theo Lê Hoàng Việt (2014), pH từ 7 – 8 là khoảng thích hợp nhất cho quá trình khử nitrat xảy ra tối ưu, pH thấp 4 – 8 hoặc cao hơn 8 – 9,5 sẽ làm tốc độ khử nitrat giảm

+ Nhiệt độ: Tốc độ tăng lên gấp đôi khi tăng nhiệt độ lên 10°C trong khoảng

nhiệt độ 5 – 25°C

+ Chất hữu cơ: Các chất hữu cơ hòa tan dễ phân hủy tạo điều kiện tốt thúc

đẩy tốc độ khử nitrat Quá trình khử xảy ra trong điều kiện thiếu khí và cần nguồn hữu cơ (1g N-NO3- cần khoảng 3g COD)

C-+ Độc tố và yếu tố kìm hãm quá trình khử nitrat: Oxy ức chế enzyme khử

nitrat Nồng độ oxy hòa tan sẽ ức chế quá trình khi đạt 13% nồng độ bão hòa

Quá trình nitrat hóa có ý nghĩa quan trọng trong xử lý nước thải Trước tiên nó phản ánh mức độ khoáng hóa các chất hữu cơ, quan trọng hơn quá trình này giúp tích lũy được một lượng oxy dự trữ có thể dùng để oxy hóa các chất hữu cơ không chứa Nitơ khi lượng oxy tự do (lượng oxy hòa tan) đã tiêu hao hoàn toàn cho quá trình này (Lê Hoàng Việt, 2003) Ngoài ra, chỉ có quá trình khử nitrat thì nitơ mới được loại bỏ ra khỏi hệ thống đất ngập nước hoàn toàn qua dạng khí nitơ Còn các quá trình còn lại

nitơ chỉ chuyển hóa từ dạng này sang dạng khác Thực vật hấp thu nitơ trong trường hợp sinh khối được thu hoạch thì nitơ mới được loại bỏ hẳn ra khỏi hệ thống (Ngô

Thụy Diễm Trang và Hans Brix, 2012)

2.5.3 Cơ chế loại bỏ Photpho

Photpho tồn tại trong tự nhiên ở cả hai dạng hữu cơ và vô cơ Trong đất ngập nước tự nhiên, sự tiếp nhận chất thải giàu photpho có thể tạo nên hiện tượng bùng nở các loại tảo trong môi trường nước, còn gọi là hiện tượng tảo nở hoa Do photpho không có thành phần khí nên chu trình photpho được xem là kín Sự loại bỏ và tích lũy photpho

từ nước thải xảy ra hoàn toàn trong bản thân đất ngập nước kiến tạo Theo Mitsch và Gosselink (2000), photpho có thể ẩn mình trong chất hữu cơ như một phần trong sinh khối sống; trong kết tụ photphat không hòa tan với ion sắt, canxi và nhôm trong nền đất ngập nước

Trong đất ngập nước, các loài thủy sinh vật đóng một vai trò quan trọng trong việc loại bỏ photpho Do vậy, việc dọn dẹp sạch các loài thủy sinh thực vật trong ao hồ hay thực vật trong đất ngập nước là một trong những biện pháp loại bỏ photpho Nhiều nghiên cứu đã chứng minh rằng Photpho có thể loại bỏ từ 30-60% trong đất

ngập nước có trồng các loại cây Scirpus sp , Phragmiites và Typha sp Một số ít

Photpho còn lại được giữ lại trong nền đất ngập nước và hệ thống rễ cây theo hai cơ chế: hấp thụ hóa học và kết tụ vật lý giữa các ion photphat và các ion nhôm, sắt hoặc canxi Sự kết hợp này hình thành các hợp chất dạng ion–photphat, nhôm photphat hoặc các hợp chất dạng ion photphat hoặc canxi photphat

2.5.4 Cơ chế loại bỏ các mầm bệnh

Các mầm bệnh trong nước thải được hiểu là các vật thể sống có thể gây bệnh, có thể kết ra như các loài vi khuẩn, virus, nấm, động vật nguyên sinh, giun sán,…Đất ngập nước có khả năng hữu hiệu trong việc loại bỏ một lượng lớn các mầm bệnh khi dòng nước thải chảy qua các lớp lọc Tiến trình loại bỏ các mầm bệnh trong đất ngập nước bao gồm sự chết loại tự nhiên, lắng đọng, lọc, bị ion hóa do tia cực tím của ánh sáng mặt trời, không khí ứng với các loại hóa chất trong nước, ảnh hưởng nhiệt, các mầm sống khác tiêu diệt và do nồng độ pH Kadlec và Knight còn chỉ ra rằng đất ngập nước có cây trồng tạo nên sự loại bỏ mầm bệnh hữu hiệu hơn do cây trồng cho phép

các loại vi sinh phát triển tạo nên các vật ăn các mầm bệnh (Lê Anh Tuấn et al., 2009)

2.5.5 Cơ chế loại bỏ COD

Trong hệ thống đất ngập nước xử lý nước thải các chất rắn sẽ được lắng xuống đáy

và sau đó bị phân hủy bởi các vi sinh vật yếm khí Các chất rắn lơ lửng hoặc chất hữu

cơ hòa tan được loại đi bởi các vi sinh vật nằm lơ lửng trong nước, bám vào bùn lắng, bám vào thân và rễ của các thủy sinh thực vật Vai trò chính của việc loại bỏ chất hữu

cơ là do các hoạt động của thủy sinh thực vật, việc hấp thu trực tiếp do thủy sinh vật không đáng kể nhưng các thủy sinh thực vật tạo giá bám cho các vi sinh vật thực hiện vai trò của mình

Hai nguồn cung cấp cacbon chính cho vi sinh vật trong hệ thống cacbon hữu cơ trong chất hữu cơ và khí CO2 Ứng với mỗi nguồn cacbon là mỗi nhóm vi sinh vật: vi sinh vật dị dưỡng sử dụng cacbon sinh ra trong quá trình phân hủy vật chất hữu cơ và vi sinh vật tự dưỡng sử dụng CO2 Trong hệ thống đất ngập nước xử lý ô nhiễm nhóm

vi sinh vật dị dưỡng đóng vai trò quan trọng vì đầu vào của hệ thống rất giàu chất hữu

cơ Sự phân hủy hiếu khí

Sự phân hủy hiếu khí chất hữu cơ hòa tan của nhóm vi sinh vật hiếu khí thể hiện qua phản ứng:

(CH2O) + O2 CO2 + H2O

Sự phân hủy hiếu khí diễn ra ở hầu hết các loại nước thải tuy nhiên tốc độ diễn ra chậm do sự giới hạn số lượng vi sinh vật trong nước Quá trình phân hủy chủ yếu diễn ra trên màng sinh học trên bề mặt chất rắn, bao gồm trầm tích, đất, vật chất phân hủy và các bộ phận thực vật chìm trong nước

Sự phân hủy yếm khí

Sự phân hủy yếm khí diễn ra nhiều giai đoạn với sự tham gia của nhóm vi sinh vật tùy nghi hay nhóm vi sinh vật dị dưỡng bắt buộc Sản phẩm sinh ra ở giai đoạn đầu acetic, axit butyric, axit lactic, rượu và các khí khác: CH4, CO2, H2S,…

2.6 CÂY NGẢI HOA

Tên khoa học: Canna sp

Họ: Cannaceae (Chuối hoa)

Đặc điểm hình thái: cây thân cỏ, có thân rễ ngầm, mọc bò dài phân nhánh, hằng năm nảy chồi cho các thân nhẵn, mọc thẳng đứng cao từ 1 – 2m Lá to, mọc cách, dạng thuôn dài, màu xanh bóng, gân giữa to, gân phụ song song Cụm hoa ở kẽ một mo chung, gần tròn, màu xanh, mang ít hoa lớn, xếp sát nhau Hoa không đều, nhiều cành lớn, có màu sặc sỡ (vàng, hồng, cam, đỏ,…) Quả ngang có nhiều gai mềm, hạt nhiều, màu đen Cây có hoa gần như quanh năm, được trồng làm cảnh ở các bồn hoa trong công viên, vì cây dễ trồng bằng các đoạn thân rễ, mọc khỏe và chịu được khô nóng Cây ngải hoa có tốc độ sinh trưởng nhanh, ưa sáng, nhu cầu nước cao, ưa khí hậu mát

ẩm Nó được phân bố tương đối rộng rãi ở Việt Nam do chúng thích nghi với điều kiện môi trường ẩm ướt, nhu cầu về nước và ánh sáng tương đối cao nên phù hợp với điều kiện khí hậu Việt Nam nhất là vùng ĐBSCL có nhiều địa hình đất ngập nước

Hình 2.4 Cây Ngải hoa Cây Ngải hoa

sống thích hợp ở vùng đất giàu chất dinh dưỡng, có thể sinh trưởng tốt trong môi trường nước nhiều chất dinh dưỡng, và có khả năng hấp thu chất dinh dưỡng cao, có khả năng hấp thu asen ở nồng độ cao, cây có thể sống trong điều kiện pH axit nhẹ đến trung tính, nó không thích hợp sống trong môi trường đất phèn Cây Ngải hoa sống trong vùng đất ngập nước thuộc nhóm thực vật thủy sinh vật sống nổi giống như Sậy, chúng cần có giá bám mới có thể cắm cứng rễ vào đó và hút chất dinh dưỡng có trong môi trường nước chúng sống

Theo nghiên cứu của Nguyễn Hồng Kiểm (2010), khi dùng cây Ngải hoa trồng trên

hệ thống đất ngập nước dòng chảy ngầm ngang để xử lý nước thải sinh hoạt cho kết quả nước thải đầu ra đạt quy chuẩn xả thải (QCVN 14:2008), hiệu suất xử lý BOD5

(77,89%), TN (81,67%), TP (58%)

2.7 ỨNG DỤNG ĐẤT NGẬP NƯỚC KIẾN TẠO TRONG XỬ LÝ NƯỚC

THẢI

2.7.1 Các ứng dụng ĐNNKT trong xử lý nước thải ở Việt Nam

Tại Đà Nẵng, mô hình ĐNNKT mang lại thành công đáng kể như: việc làm sạch nước

hồ Đầm Rong, hồ Thạc Gián bằng bèo Lục Bình Đây là nơi tập trung nước thải của

cả khu vực dân cư rộng lớn khoảng 50 ha, mật độ từ 200–300 người/ha Trong năm

2012, Trung tâm Kỹ thuật môi trường Tp Đà Nẵng đã ứng dụng công nghệ này vào thực tế để hoàn thiện quy trình công nghệ xử lý nước thải sinh hoạt tại Tổng Công ty

CP dệt may Hòa Thọ, Đà Nẵng Sau các công đoạn xử lý bậc 1, bậc

2, nước thải tiếp tục được dẫn qua công đoạn xử lý bậc 3 bằng bãi lọc đất ướt trồng cây dòng chảy ngang và sau một thời gian vận hành nước thải đầu ra đạt quy chuẩn

xả thải (QCVN 14:2008)

Cây Ngải Hoa đã được nghiên cứu để xử lý nước thải trong hệ thống đất ngập nước kiến tạo ở nước ta khá nhiều Ở khoa MT&TNTN (Đại học Cần Thơ), qua một số nghiên cứu trước đây cho thấy đất ngập nước kiến tạo chảy ngầm theo phương ngang

có sử dụng cây Ngải Hoa xử lý các chất ô nhiễm trong nước thải sinh hoạt và ao nuôi

cá rất hiệu quả

Nghiên cứu của Lê Minh Long (2009) sử dụng đất ngập nước trồng cây rau muống, rau xà lách và ngải hoa để xử lý nước thải bể nuôi cá rô phi với 3 nghiệm thức là 3 tốc độ tuần hoàn nước 50%, 200% và 400% cho thấy hiệu quả xử lý đạm trung bình

ở 50% là 71,2%, nghiệm thức 200% với 41%, thấp nhất là nghiệm thức 400% với 51,2% Lưu Văn Lợi (2011) nghiên cứu xử lý nước thải bể nuôi cá trê lai giống bằng đất ngập nước nhân tạo dùng loại cây Ngải Hoa và Thủy Trúc trong hệ thống đất ngập nước kiến tạo chảy ngầm theo phương ngang Ngải hoa và Thủy Trúc có khả năng hấp thu đạm, lân trong nước thải để phát triển và gia tăng sinh khối Sau thời gian thí nghiệm cho thấy hiệu suất xử lý COD (93,3%) và TKN(92%)

2.7.2 Các ứng dụng ĐNNKT trong xử lý nước thải trên thế giới

Từ năm 1985 đến nay hàng trăm hệ thống đất ngập nước đã được xây dựng, đặc biệt

ở các quốc gia Châu Âu, Bắc Mỹ, Úc và Châu Á Tháng 9/1990, Hội nghị Quốc tế về đất ngập nước kiến tạo đã họp tại Cambridge (Anh Quốc) đã giới thiệu một tài liệu hướng dẫn của châu Âu về thiết kế và vận hành các hệ thống xử lý cho nền đất trồng Sậy Đất ngập nước kiến tạo chảy mặt dùng chất nền là sạn sỏi thường được dùng rộng rãi ở Mỹ Một nghiên cứu tại Tây Ban Nha đã kết luận đất ngập nước kiến tạo

là một giải pháp bền vững để xử lý nước thải các khu làng xả nhỏ (Lê Anh Tuấn et al., 2009)

Kantawanichkul et al.,(2009) nghiên cứu xử lý nước thải tháo ra từ bể sinh học kị khí

(UASB) của quá trình sản xuất muối ở Thái Lan bằng mô hình đất ngập nước kiến tạo chảy ngầm theo phương ngang trồng cây Thủy Trúc và chảy mặt trồng cây Ngải Hoa Kết quả nghiên cứu cho thấy COD, BOD giảm 97%, N-NH4+ và TKN giảm 70%

Năm 2008, nghiên cứu sử dụng đất ngập nước kiến tạo dòng chảy ngầm theo phương ngang trồng cây Ngải hoa và Mỏ Két để xử lý nước thải sinh hoạt ở Thái Lan Hệ thống được đánh giá ở các mức độ nạp nước khác nhau từ 55 đến 440 mm/ngày tương ứng với thời gian lưu tồn nước là từ 12h đến 96h Kết quả cho thấy cả hai loại cây đều phát triển tốt nhất là cây Ngải Hoa với kết quả xử lý chất hữu cơ từ trung bình đến cao tùy vào lưu lượng nạp nước đầu vào và hệ thống đã giúp loại bỏ trên 88% chất rắn lơ lửng

CHƯƠNG 3 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1 ĐỊA ĐIỂM, THỜI GIAN VÀ ĐỐI TƯỢNG THỰC HIỆN

3.1.1 Địa điểm thực hiện

- Đề tài được thực hiện tại khu thực nghiệm xử lý nước thải bằng đất ngập nước kiến tạo khu I - Đại học Cần Thơ

- Mẫu thu về phân tích ở phòng thí nghiệm Bộ môn Kỹ Thuật Môi Trường, Khoa Môi Trường và Tài Nguyên Thiên Nhiên, Trường Đại học Cần Thơ

3.1.2 Thời gian thực hiện:

Thời gian thực hiện đề tài từ tháng 08/2015 – 11/2015

3.1.3 Đối tượng nghiên cứu

- Nước thải sử dụng cho thí nghiệm: Nước ao bị nhiễm nước thải sinh hoạt và nhiễm

dư lượng thuốc BVTV

- Thuốc BVTV dùng cho thí nghiệm là thuốc có hoạt chất Quinalphos

- Thực vật nghiên cứu: Cây Ngải hoa được thu một phần ở nhà xe tại Khoa Môi Trường & TNTN; một phần ở gần hệ thống xử lý nước thải bằng đất ngập nước kiến tạo khu I – Đại Học Cần Thơ Cây Ngải hoa được chọn là những cây khỏe mạnh, không bị sâu bệnh, có kích cỡ gần bằng nhau, trồng trong một thời gian (khoảng 30 ngày) để cây sinh trưởng phát triển đồng đều, sau đó lựa chọn những cây đạt kích thước với chiều dài khoảng 70 – 100 cm và rễ dài khoảng 20 - 25cm để tiến hành thí nghiệm

3.2 MÔ TẢ HỆ THỐNG THÍ NGHIỆM

Hệ thống xử lý nước thải bằng đất ngập nước kiến tạo dòng chảy ngầm theo phương ngang được thiết kế sẵn thuộc dự án VLIR – A2 tài trợ Hệ thống được xây dựng và hoàn thành năm 2002 Hệ thống ĐNN kiến tạo có dòng chảy ngầm theo phương ngang gồm các bể:

3.2.1 Bể đầu vào (bể điều lưu)

Nước từ ao bị nhiễm nước thải sinh hoạt được bơm lên bể điều lưu có kích thước (dài

x rộng x cao): 1,6m x 1,6m x 1,3m Các chất rắn có kích thước lớn sẽ bị giữ lại nhờ lưới lược rác được đặt phía dưới ống nước bơm vào ở bể điều lưu, một ống xả tràn đường kính 90 mm đặt cách đáy bể 1,7 m để đề phòng trường hợp chảy tràn, và một van xả đáy để cặn lắng khi cần thiết Nước thải sẽ chảy theo ống dẫn đặt ở đáy bể sang bể đá 4 x 6, khi mực nước trong bể vào cao hơn mực nước ở bể đá, nước sẽ được điều chỉnh bằng 2 van (đường kính 34 mm) đặt sát mặt đất cặp 2 bên thành bể

Hình 3.1 Bể đầu vào 3.2.2 Bể đá 4 x 6

Bể lọc đá 4 x 6 có kích thước (dài x rộng x cao): 0,5m x 1,6m x 1,3m Tác dụng chủ yếu của bể này là lọc giữ lại các chất rắn và một số vi sinh vật có trong nước thải

ô nhiễm và các vi sinh vật trong nước thải

3.2.4 Bể cát xử lý có trồng thực vật

Đây là phần chính của hệ thống với kích thước (dài x rộng x cao ): 12m x 1,6m x 1,3m, tuy nhiên 1 m đầu vào của bể (sau bể lọc) là vực trũng với chiều dày cát là 0,5

m và được ngăn cách với bể lọc phía sau bằng 1 tấm thép nhằm tránh cát tràn ngược

về phía trước và nước sẽ không chảy tràn bề mặt khi lưu lượng bơm cao Đây là khu vực chứa nước sau khi qua bể lọc than đước sẽ chảy từ từ vào bể lọc cát có trồng thực vật Chiều cao đầu khu đất là 1,75 m, chiều cao cuối khu đất là 2 m, đáy bể đươc đặt nghiêng hướng bể đầu ra với độ dốc i= 1% Bên trong bể được đặt 3 ống nhựa đường kính 150 mm để đo mực nước bên trong Phía dưới dọc theo chiều dài của hệ thống có đặt 5 van lấy mẫu nước

Trước khi tiến hành thí nghiệm, hệ thống được hiệu chỉnh lại:

Vệ sinh bể đầu vào (bể điều lưu), bể đầu ra và 5 van thu mẫu

Bể lọc đá 4 x 6: đá 4 x 6 được thay mới

Bể lọc than đước được thay mới thay cho bể lọc xơ dừa trước đây

Bể xử lý cát có trồng thực vật: Cây ngải hoa được trồng mới, trồng cây ngải hoa với mật độ 25 cây/m2; cây được chọn trồng là những cây phát triển bình thường, khỏe mạnh, chưa ra hoa, sạch bệnh, tương đối đồng đều về chiều cao, trồng khoảng hơn 30 ngày trước khi vận hành

Tiến hành thí nghiệm định hướng

Thí nghiệm định hướng được tiến hành với lưu lượng 600 L/ngày Nước từ ao được bơm vào hàng ngày và vận hành liên tục đến khi xác định hàm lượng COD đầu ra ổn định Sau đó tiến hành thí nghiệm chính thức

Tiến hành thí nghiệm chính thức: thí nghiệm với tải nạp lưu lượng 600 L/ngày với thời gian lưu 15 ngày và thí nghiệm với tải nạp lưu lượng 1000 L/ngày với thời gian lưu 13 ngày (Theo nghiên cứu của Nguyễn Duy Khoa, 2013)

Tiến hành thu mẫu tại các điểm thu mẫu đã xác định trước dựa trên thời gian lưu thực

tế của hệ thống Ở vị trí đầu vào là ngay sau khi bơm nước thải vào bể điều lưu, vị trí

sau bể than là ngày thứ 3, vị trí đầu ra là ngày thứ 15 ở tải nạp lưu lượng 600 L/ngày

và ngày thứ 13 ở tải nạp lưu lượng 1000 L/ngày

3.4 VẬN HÀNH HỆ THỐNG

Hệ thống được vận hành liên tục với 2 thí nghiệm: tải nạp lưu lượng 600 L/ngày và

1000 L/ngày

 Quy trình bơm nước thải vào:

Ta có diện tích bể điều lưu:

S = 1,6 x 1,6 = 2,56 m2

Với lưu lượng 600 L/ngày, thể tích nước được bơm vào hệ thống được chia làm 2 đợt:

300 L vào lúc 6h, 300 L còn lại được bơm vào 18h, chiều cao cột nước cần bơm là:

H = 0,3/2,56 = 11,7 cm

Với lưu lượng 1000 L/ngày, thể tích nước được bơm vào hệ thống được chia làm 2 đợt: 500 L vào lúc 6h, 500 L còn lại được bơm vào 18h, chiều cao cột nước cần bơm là:

H = 0,5/2,56 = 19,5 cm

Thí nghiệm 1: Hệ thống được bơm vào 600 L mỗi ngày trong vòng 15 ngày (thời gian tồn lưu của hệ thống), sau đó tiến hành thu mẫu nước trong 3 ngày liên tục Thí nghiệm 2: Trước khi tiến hành thí nghiệm 2 (tải nạp lưu lượng 1000 L/ngày) ngừng bơm nước vào hệ thống trong vòng 3 ngày, sau đó bơm 1000 L mỗi ngày trong vòng 13 ngày (13 ngày là thời gian lưu của nước ứng với lưu lương 1000 L/ngày) sau

đó tiến hành thu mẫu nước

Nước thải được bơm vào bể đầu vào là nước ao bị nhiễm nước thải sinh hoạt và thuốc BVTV, trong lúc bơm vào thì lượng thuốc BVTV (KINALUX 25 EC hoạt chất Quinalphos) được pha sẵn trong bình và cho chảy cùng lúc với vòi bơm nước ao bị nhiễm nước thải sinh hoạt

3.5 PHƯƠNG PHÁP VÀ PHƯƠNG TIỆN THỰC HIỆN ĐỀ TÀI

3.5.1 Phương pháp thu mẫu

Mẫu nước sẽ được thu tại 3 điểm dọc theo hệ thống (đầu vào P1, sau bể than P2, đầu

ra P4) Tại vị trí P1, mẫu nước được thu đại diện của nhiều tầng, nhiều vị trí trong bể đầu vào Vị trí P2, thu sau bể than, vị trí P4 mẫu nước thu trực tiếp từ van xả cuối hệ thống

Việc thu mẫu được lặp 3 lần tại mỗi điểm thu mẫu trong 3 ngày liên tục sau thời gian tồn lưu với lưu lượng nạp tương ứng

ngang và các vị trí thu mẫu (Đơn vị: mm) ( Trương Thị Phương Thảo, 2012)

3.5.2 Phương pháp phân tích các chỉ tiêu

Các chỉ tiêu đo đạc: pH, EC

Các chỉ tiêu phân tích: BOD5, COD, TSS, TKN, TP, Tổng Coliform

Bảng 3.1 Các chỉ tiêu và phương pháp phân tích mẫu nước thải

Chỉ tiêu Phương pháp phân tích Phương tiện thực hiện

pH Đo trực tiếp bằng điện Máy đo pH hiệu Orion Model 420A cực

TSS Phương pháp xác định Giấy lọc Whatman trọng lượng Tủ sấy

Memmert UI 40 Máy hút chân không, cân điện tử

Sartorius GM 1502

COD Phương pháp Dicromate Tủ sấy Melag 405, ống hút 25 ml, ống đun

hoàn lưu kín đong 100 ml, burette định phân 25 ml, ống nghiệm có nút vặn 20 ml, bình cầu cổ mài 100 ml, bình tam giác 125 ml

Lauryl Sulfate Broth Chai BOD 300 ml

Hình 3.3 Mặt bằng hệ thống xử lý nước thải bằng ĐNNKT chảy ngầm phương

Ng ả i Hoa

KJELDAHL

Máy chưng cất Kjeldahl Máy công phá đạm Ống Kjeldahl Hóa chất cần thiết

TP Phương pháp Thiết

Clorua: SnCl2

Máy quang phổ

Tủ sấy Máy lọc chân không Bình định mức Hóa chất cần thiết

 Phương pháp phân tích chỉ tiêu thuốc BVTV

Dụng cụ thu mẫu: Dùng chai thủy tinh 1 L

Cách thu mẫu: Dùng tay tạo dòng nước chảy trong bể rồi nhúng chai vào nước ở độ sâu 20-30cm, miệng chai đặt đối diện với dòng chảy

Cách bảo quản mẫu: Mẫu nước (1 L) sau khi thu được axit hóa bằng dung dịch HCl

để đưa pH nước về 2-2,5 được trữ lạnh và chuyển về phòng thí nghiệm Tại phòng thí nghiệm, mẫu được trữ lạnh ở 4oC

Quy trình phân tích:

Hình 3.4 Sơ đồ quy trình phân tích thuốc BVTV

Quy trình phân tích cụ thể như sau:

Mẫu sau khi thu được acid hóa bằng dung dịch HCl đưa pH về 2-2,5 được trữ lạnh bằng nước đá cho đến khi về phòng thí nghiệm Tại phòng thí nghiệm, mẫu được trữ lạnh ở 4oC

Trước khi lọc mẫu được đưa về nhiệt độ phòng sau đó sử dụng giấy lọc thủy tinh whatman 47 µm (giấy lọc silica) lọc lấy 500 mL mẫu

Muối hóa mẫu bằng dung dịch NaCl 15% (5g/500 ml) nhằm tăng độ phân cực của dung dịch tách chiết Sau đó thêm 100 µL HCH (nồng độ 10 ppm) làm chất đồng hành (surrogate)

Hoạt hóa cột lọc C18 (3 mL) bằng cách cho 3 mL n-hexane HPLC (Highperformance liquid chromatography) chảy qua cột lọc (1 mL/lần), 3 mL ethyl acetate HPLC (1 mL/lần và cho chảy qua hết cột), 1 mL methanol HPLC và 1 mL nước cất tinh khiết loại HPLC water Merck Khi dung môi chảy qua cột các mạch carbon sẽ nở ra và giữ lại chất cần phân tích Lưu ý tránh không cho cột bị khô trong suốt quá trình hoạt hóa Thực hiện công đoạn tách chiết Cho 500 mL mẫu chạy qua cột lọc C18 sau khi đã hoạt hóa bằng phương pháp lọc chân không, với áp suất điều chỉnh không vượt quá

10 cmHg (tương đương tốc độ 100 mL/15 phút) Vì nếu mẫu qua cột lọc quá nhanh thì vật liệu hấp phụ trong cột lọc không hấp phụ hết thuốc BVTV

Làm khô cột lọc Sau khi chạy tách chiết xong, cho thêm 3 mL nước cất tinh khiết loại HPLC water Merck vào cột lọc nhằm tráng thuốc BVTV dính trên thành bình và