Nghiên cứu công nghệ hiếu khí kết hợp lục bình xử lý nước Hồ Long Ẩn

Trong thời gian gần đây, tình trạng chất lượng nước hồ đang có dấu hiệu suy giảm do hiện tượng nồng độ các chất dinh dưỡng nitơ N, phospho P trong hồ tăng cao, tỷ lệ P/N cao do sự tích l

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG



BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LẠC HỒNG KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC VÀ MÔI TRƯỜNG



BÁO CÁO NGHIÊN CỨU KHOA HỌC

NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

Điểm Bằng chữ

Lạc Hồng, ngày tháng năm

GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN

NHẬN XÉT CỦA GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN

1 Về hình thức trình bày báo cáo nghiên cứu:

………

………

2 Tìm hiểu tổng quan về đề tài nghiên cứu: ………

………

3 Nội dung nghiên cứu: ………

………

………

4 Trình bày bài học của sinh viên về báo cáo nghiên cứu: ………

………

………

………

5 Điểm yếu của SV về nghiên cứu:………

.………

………

6 Điểm mạnh của SV về nghiên cứu: ………

.………

………

7 Kết luận:  Được báo cáo  Không được báo cáo …………, ngày….tháng….năm……

Giảng viên hướng dẫn

(ký ghi rõ họ tên)

Em cũng xin chân thành cảm ơn các thầy cô giáo trong trường ĐH Lạc Hồng nói chung, các thầy cô trong khoa Kỹ Thuật Hoá Học và Môi Trường nói riêng đã dạy dỗ cho em kiến thức về các môn đại cương cũng như các môn chuyên ngành, giúp em có được cơ sở lý thuyết vững vàng và tạo điều kiện giúp đỡ em trong suốt quá trình học tập

Em xin gửi lời cảm ơn chân thành đên ban giám đốc công ty TNHH MTV Đầu tư phát triển Bửu Long đã giúp đỡ nhóm thực hiện đề tài này

Cuối cùng, em xin chân thành cảm ơn gia đình và bạn bè, đã luôn tạo điều kiện, quan tâm, giúp đỡ, động viên em trong suốt quá trình học tập và hoàn thành khoá luận tốt nghiệp

MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN

DANH MỤC BẢNG

DANH MỤC HÌNH

MỞ ĐẦU 1

1 Đặt vấn đề 1

2 Mục tiêu và đối tượng nghiên cứu 2

1 Phạm vi giới hạn của đề tài 2

3 Nội dung nghiên cứu 2

4 Tính mới của đề tài 3

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 4

1.1 Tổng quan nguồn nước mă ̣t 4

1.2 Tổng quan về Phú dưỡng 4

1.2.1 Hiện tượng Phú dưỡng 4

1.2.2 Nguyên nhân của sự Phú dưỡng 5

1.3 Tổng quan về các phương pháp xử lý nguồ n nước mă ̣t trong ao hồ 6

1.3.1 Quá trình tiền xử lý 6

1.3.2 Quá trình tự nhiên trong hồ chứa nước 6

1.3.3 Quá trình ngăn ngừa sự phát triển của tảo 7

1.3.4 Phương pháp xử lý hóa học và hóa lý 7

1.3.5 Phương pháp xử lý sinh học 8

1.4 Tổng quan về phương pháp xử lý của đề tài 8

1.5 Tổng quan Cây Lục Bình 11

1.6 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước 12

1.6.1 Trong nước 12

1.6.2 Ngoài nước 13

CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 15

2.1 Vật liệu 15

2.1.1 Thực vật nghiên cứu 15

2.1.2 Mô hình 15

2.1.3 Nước hồ Long Ẩn 15

2.2 Địa điểm và thời gian nghiên cứu 16

2.3 Phương pháp nghiên cứu 17

2.4 Phương pháp phân tích 17

2.4.1 Quy trình lấy mẫu 17

2.4.2 Phương pháp phân tích 17

2.4.3 Phương pháp nghiên cứu trên mô hình thực nghiệm 18

2.4.4 Phương pháp thống kê và thu thập dữ liệu 18

2.4.5 Phương pháp xử lý số liệu 18

2.4.6 Thuận lợi và khó ung trong quá trình thực hiê ̣n 18

2.5 Phương pháp thực nghiệm 19

2.5.1 Giai đoạn 1: chuẩn bị và nuôi trồng lục bình thích nghi môi trường 19

2.5.2 Giai đoạn 2: Tiến hành vận hành mô hình thực nghiệm và đối chứng với lưu lượng nước đầu vào là 400L nước/lần (mô hình dạng tĩnh) 19

2.5.3 Giai đoạn 3: Tiến hành vận hành liên tục với lưu lượng đầu vào là 30l/ngày (mô hình dạng động) 19

CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ 21

3.1 Kết Quả 21

3.1.1 Kết quả phân tích mẫu nước Hồ Long Ẩn 21

3.1.2 Mô hình công nghệ hiếu khí kết hợp Lục bình 21

3.1.3 Giai đoạn 1 22

3.1.4 Giai đoạn 2 24

3.1.4.1 khảo sát hiệu quả xử lý Amoni của mô hình 24

3.1.4.2 khảo sát hiệu quả xử lý Phosphat của mô hình 25

3.1.4.3 khảo sát hiệu quả xử lý COD của mô hình 26

3.1.4.4 khảo sát hiệu quả xử lý TSS của mô hình 26

3.1.4.5 khảo sát hiệu quả xử lý độ đục của mô hình 27

3.1.4.6 khảo sát hiệu quả xử lý sinh vật phù du của mô hình 28

3.1.4.7 Nhận xét 28

3.1.5 Giai đoạn 3 29

3.1.6 Giai đoạn 4: 30

3.2 Lựa chọn phương pháp xử lý phù hợp cho mô hình nghiên cứu công nghệ hiếu khí kết hợp lục bình 31

3.2.1 COD 32

3.2.2 Amoni 32

3.2.3 Phosphat 32

3.2.4 TSS 32

3.2.5 Độ đục 32

3.2.6 Sinh vật phù du 33

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 34

1 Kết luận 34

2 Kiến nghị 35

TÀI LIỆU THAM KHẢO

PHỤ LỤC

PHỤ LỤC A

PHỤ LỤC B

PHỤ LỤC C

PHỤ LỤC D

DANH MU ̣C BẢNG

Bảng 1.1: Thống kê hàm lượng chất thải được xử lý bằng cây lục bình 12

Bảng 2.1: Kí hiệu vị trí lấy mẫu 16

Bảng 2.2: Chỉ tiêu và phương pháp phân tích mẫu 17

Bảng 3.1: Kết quả phân tích mẫu tại Hồ Long Ẩn 21

Bảng 3.2: Tỷ lệ tăng trưởng Lục bình 22

Bảng 3.3: Đối chứng khả năng sinh trưởng Lục bình 23

Bảng 3.4 Thông số đầu vào nước xử lý 24

Bảng 3.5: Hiệu suất xử lý mật độ phân bố lục bình 30

DANH MU ̣C HÌNH Hình 1.1: Cây Lu ̣c Bình 11

Hình 2.1: Sơ đồ bố trí mô hình thực nghiê ̣m 15

Hình 2.2: Sơ đồ vị trí lấy mẫu Hồ Long Ẩn 16

Hình 3.1: Mô hình nghiên cứu 22

Hình 3.2 Kết quả và hiệu suất xử lý Amoni (NH4+) của mô hình tĩnh và mô hình 24

Hình 3.3 Kết quả và hiệu suất xử lý Phosphat (PO43-) của mô hình tĩnh và mô hình đối chứng 25

Hình 3.4 Kết quả và hiệu suất xử lý COD mô hình tĩnh và mô hình đối chứng 26

Hình 3.5 Kết quả và hiệu suất xử lý TSS của mô hình tĩnh và đối chứng 26

Hình 3.6 Kết quả và hiệu suất xử lý độ đục của mô hình tĩnh và mô hình đối chứng 27

Hình 3.7 Kết quả và hiệu suất xử lý sinh vật phù du của mô hình tĩnh và mô hình đối chứng 28

Hình 3.8 Hiệu suất xử lý mô hình hiếu khí kết hợp lục bình Q = 30 lit/ngày 29

Hình 3.9: Hiệu suất xử lý mật độ phân bố lục bình 30

DANH MU ̣C SƠ ĐỒ Sơ đồ 2.1: Sơ đồ xử lý nước mă ̣t 17

Sơ đồ 3.1: Quy trình công nghệ xử lý nước hồ Long Ẩn 33

DANH MỤC VIẾT TẮT

bazo

SMEWW Standard methods for Examination

Water and Wastewater 21th

Phương pháp chuẩn xét nghiệm nước và nước thải

MỞ ĐẦU

1 Đặt vấn đề

Khu du lịch Bửu Long – hồ Long Ẩn thuộc phường Bửu Long, Tp Biên Hoà, tỉnh Đồng Nai, khu du lịch Bửu Long được xây dựng quanh một hồ nước nhân tạo do khai thác đá đó là hồ Long Ẩn, hồ rộng hàng chục héc ta đẹp như một bức tranh thu nhỏ của vịnh Hạ Long, là điểm đến hấp dẫn khách du lịch muốn dã ngoại tìm đến thiên nhiên trong một ngày nghỉ thư giãn với vô số vách đá soi bóng trên mặt nước xnh tạo cho hồ một cảnh sắc thiên nhiên mỹ lệ Trong thời gian gần đây, tình trạng chất lượng nước hồ đang có dấu hiệu suy giảm do hiện tượng nồng độ các chất dinh dưỡng nitơ (N), phospho (P) trong hồ tăng cao, tỷ lệ P/N cao do sự tích luỹ tương đối P so với N, làm bùng phát các loại thực vật nước (như rong, tảo ), tăng các chất lơ lửng, chất hữu

cơ, làm suy giảm lượng oxy trong nước, gây ô nhiễm môi trường, cân bằng sinh thái bị thay đổi, ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ và cuộc sống của con người

Công nghệ hiếu khí là quá trình thực hiện tiếp xúc giữa nước với không khí bằng cách pha trộn hoàn toàn không khí và nước để phản ứng loại bỏ các chất gây mùi, CO2 trong nước và oxy hoá các tạp chất có trong nước tạo thành các cặn lơ lửng Thuỷ sinh Lục bình được nuôi trồng nhằm mục đích loại bỏ các cặn lơ lửng từ công nghệ hiếu khí chuyển qua bằng khả năng phân huỷ sinh học nhờ các vi sinh vật hiếu khí, kỵ khí bám trên phần thân, lá và rễ ngập nước của thực vật

Đã có một số nghiên cứu nhằm cải thiện môi trường nước hồ bằng các loài thực vật thủy sinh, tuy không giải quyết triệt để được các thành phần gây ô nhiễm nhưng chi phí lại thấp, đối tượng nghiên cứu phổ biến, thân thiện với con người Tuy nhiên, tùy theo điều kiện từng vùng và mức độ ô nhiễm môi trường nước khác nhau mà việc lựa chọn công nghệ xử lý và loài thực vật thủy sinh thích hợp là rất quan trọng

Với thực trạng trên, đề tài: “Nghiên cứu công nghệ hiếu khí kết hợp Lục bình

xử lý nước hồ Long ẩn”, đang được thực hiên với mong muốn góp phần nghiên cứu

và giải quyết chất lượng nguồn nước tại Hồ Long Ẩn và nâng tầm cảnh quan khu du

lịch ngày càng xanh, sạch, đẹp

2 Mục tiêu và đối tượng nghiên cứu

➢ Mục tiêu nghiên cứu

Nghiên cứu công nghệ hiếu khí kết hợp Lục bình xử lý nước hồ Long Ẩn

Đề xuất hướng xử lý nước các ao hồ trên địa bàn TP Biên Hòa

➢ Đối tượng nghiên cứu

Nước Hồ Long Ẩn – Khu du lịch Bửu Long (TP Biên Hòa)

Thực vật có khả năng xứ lý nước: Lục bình

1 Phạm vi giới hạn của đề tài

Quy mô đề tài được thực hiện tại Phòng thí nghiệm Khoa KTHH - MT - Trường Đại học Lạc Hồng

Đề tài đánh giá hiệu quả xử lý qua các chỉ tiêu: Amoni, Phosphat, COD, TSS, độ Đục, sinh vật phù du

Thời gian thực hiện: tháng 01/2017 đến tháng 12/2017

3 Nội dung nghiên cứu

❖ Xây dựng mô hình nghiên cứu

Xuất phát từ nghiên cứu của tác giả Châu Minh Khôi về Khả năng xử lý ô nhiễm

đạm, lân hữu cơ hòa tan trong nuớc thải ao nuôi cá tra của lục bình (eichhorina

crassipes) và cỏ vetiver (vetiver zizanioides) có đưa ra đề xuất: “Cần bổ sung thêm nghiệm thức nước thải + sục khí (SK) và nước thải + sục khí + vi sinh (SK+VS) để có thể đánh giá khả năng loại bỏ ô nhiểm từ lục bình” Từ đó nhóm nghiên cứu đã tiến

hành xây dựng mô hình thực nghiê ̣m: Bể điều hòa + Bể thủy sinh – Ngăn thu nước

(Châu Minh Khôi, 2012)

❖ Đánh giá mô hình nghiên cứu

Đánh giá khả năng sinh trưởng của cây lục bình

Đánh giá hiểu quả của mô hình nghiên cứu thông qua các chỉ tiêu: N, P, COD, TSS, độ đục, sinh vật phù du

Đánh giá khả năng áp dụng thực tế của mô hình trên các ao hồ tại Thành phố Biên Hòa

4 Tính mới của đề tài

Đề tài mở ra một hướng đi cụ thể cho việc làm sạch nguồn nước dựa trên tiêu chí công nghệ xử lý đơn giản, nhỏ gọn, chi phí thấp, dễ vận hành phù hợp với điều kiện Việt Nam

Đề tài nghiên cứu thành công góp phần cải ta ̣o, nâng cấp tình trang ô nhiễm, góp phần làm xanh hóa không gian sống và cải thiện cảnh quan môi trường nước ta hiện nay

Kết quả của đề tài nghiên cứu có thể đề xuất triển khai rộng rãi đối với ao hồ trong khu vực công cộng trên dịa bàn thành phố và nông thôn

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN

1.1 Tổng quan nguồn nươ ́ c mă ̣t

Nước mặt có nồng độ lớn các chất lơ lửng đặc biệt là trong dòng chảy Chất huyền phù rất khác nhau, bắt đầu từ các hạt keo đến các nguyên tố hữu hình được trôi theo các dòng sông khi lưu lượng tăng đáng kể Ở các đập nước thời gian dừng lâu tạo nên sự lắng gạn tự nhiên của các phần tử có kích thước lớn, độ đục còn lại của nước là

do các chất keo

Trong nước mặt có mặt các chất hữu cơ có nguồn gốc tự nhiên là do sự phân hủy các chất hữu cơ thực vật và động vật sống trên bề mặt bể chứa nước hoặc trong các sông và các vi sinh vật tự phân hủy sau khi chết (thực vật và động vật) (Tổng Cục Môi Trường, 2013)

Nước mặt là nơi cư trú và phát triển quan trọng của thực vật nổi (tảo) và động vật nổi Trong điều kiện nhất định cuộc sống dưới nước có thể được phát triển mạnh: Bao gồm sự phát triển của thực vật, động vật, cá…

Trong nước mặt thường xuyên tồn tại các khí hòa tan đặc biệt là khí oxy

Sự thay đổi hàng ngày (sự chênh lệch nhiệt độ, ánh sáng mặt trời) thay đổi theo mùa, sự thay đổi khí hậu (nhiệt độ, ) và của thực vật (rụng lá) Chúng có thể xảy ra ngẫu nhiên như mưa, giông, ô nhiễm mạnh Ở các nơi chứa nước mặt, chất lượng nước thay đổi từ bề mặt đến đáy bể chứa (O2, Fe, Mn, khả năng oxy hóa, sinh vật nổi) Hàm lượng của mỗi yếu tố thay đổi phụ thuộc vào chu kỳ của một năm (Tổng Cục Môi Trường, 2013)

1.2 Tổng quan về Phú dưỡng

1.2.1 Hiện tượng Phú dưỡng

Phú dưỡng là hiện tượng thường gặp trong các hồ đô thị, các sông và kênh dẫn nước thải Biểu hiện phú dưỡng của các hồ đô thị là nồng độ chất dinh dưỡng N, P cao,

tỷ lệ P/N cao do sự tích luỹ tương đối P so với N, sự yếm khí và môi trường khử của lớp nước đáy thuỷ vực, sự phát triển mạnh mẽ của tảo và nở hoa tảo, sự kém đa dạng của các sinh vật nước, đặc biệt là cá, nước có màu xanh đen hoặc đen, có mùi khai thối

do thoát khí H2S v.v (Trần Văn Tựa, 2010)

1.2.2 Nguyên nhân của sự Phú dưỡng

Nguyên nhân gây ra tình trạng phú dưỡng tại hồ chứa chủ yếu là từ nguồn thải xác định Đây là các nguồn gây ô nhiễm có thể xác định vị trí chính xác (thường trong một phạm vi không gian xác định) như cống dẫn nước thải ở khu dân cư, nhà máy, khu công nghiệp, đô thị Hàm lượng các chất dinh dưỡng từ nguồn này đổ trực tiếp vào

hồ thường rất cao Tại khu vực Hà Nội, phần lớn lượng nước thải sinh hoạt (khoảng 600.000 m3/ngày) và lượng nước thải công nghiệp (khoảng 260.000 m3/ngày, khoảng 10% được xử lý) được đổ thẳng vào các sông, ao, hồ Ngoài ra, việc sử dụng bột giặt, các chất tẩy rửa chứa P được đưa trực tiếp vào ao hồ cũng đang rất đáng báo động Hàng năm, chỉ tính riêng 2 thành phố Hà Nội và TP Hồ Chí Minh đã tiêu thụ trên 32.000 tấn bột giặt/năm và 17.141 tấn chất tẩy rửa/năm Bên cạnh đó, nguồn thải từ các khu công nghiệp, các nhà máy cũng góp phần không nhỏ vào quá trình phú dưỡng

ao hồ Ngành chế biến sữa, hàm lượng N trong nước thải là 50mg/l; còn ngành chế biến thịt hộp hàm lượng N, P cao gấp 2, 3 lần so với ngành chế biến sữa (Trần Văn Tựa, 2010)

Một nguyên nhân khác dẫn đến phú dưỡng là từ các dòng chảy tràn trên bề mặt cũng có khả năng mang về hồ rất nhiều chất dinh dưỡng Dần dần hồ tích tụ nhiều chất hữu cơ và bùn đẩy nhanh sự phát triển của các vi sinh vật dưới nước làm cho hồ trở nên giàu chất dinh dưỡng Hoạt động sản xuất nông nghiệp cũng là một trong những tác nhân rất quan trọng gây nên hiện tượng phú dưỡng Phân bón hóa học sử dụng ngày càng nhiều, nhất là phân đạm (chứa N), phân lân (chứa P) Lượng phân bón sử dụng ở Việt Nam trung bình 73,5kg/ha (trung bình của thế giới là 95,4 kg/ha) (Trần Văn Tựa, 2010)

Đặc biệt tại các khu vực nước cạn có xuất hiện tảo, giá trị pH của nước tăng, có thể lên đến pH=10 Do tảo sử dụng CO2 cho quang hợp: CO2 + H2O và (CH2O) + O2 Tảo phát triển cần nhiều CO2 dẫn đến lượng CO2 trong môi trường nước giảm và có khuynh hướng giảm nồng độ ion [H+] trong môi trường nước, điều này làm tăng giá trị

pH Tảo cần nhiều CO2 để thực hiện quang hợp sẽ dẫn đến làm giảm lượng CO2 thấp dưới mức nồng độ cân bằng với không khí Như vậy, pH tăng mạnh, trong tình huống này kết quả là tảo sử dụng lượng CO2 trong quá trình chuyển dịch:

H2CO3 -> H+ + HCO3–2HCO3– -> CO32- + H2O +CO2 CO32- + H2O -> CO2 + 2OH–

Sự thiếu CO2 làm chuyển dịch từ dạng bicarbonate HCO3– sang dạng carbonate CO32-và tiếp theo từ carbonate CO32- sang dạng hydroxide OH–

Ngoài N và P, còn một số chất dinh dưỡng khác: vi lượng, vitamin, axit amin cùng tham gia vào việc gây ra sự phú dưỡng Các yếu tố như nhiệt độ, ánh sáng, sự thoát nước chậm gây ứ đọng cũng có thể là nguyên nhân gây nên hiện tượng nở hoa trong các hồ

1.3 Tổng quan về các phương pháp xử lý nguồn nươ ́ c mă ̣t trong ao hồ

1.3.1 Quá trình tiền xử lý

Xử lý sơ bộ nước bề mặt rất quan trọng Trước khi dẫn nước vào dây chuyền xử

lý sẽ tiến hành dùng biện pháp lưu nước trong một hồ chứa nhân tạo với thời gian hợp lý; dùng hệ thống máy móc trang bị hiện đại để tự động hóa đưa vào nguồn nước một lượng hóa chất nhất định nhằm:

- Tại qúa trình lắng tự do của các hạt bụi và các kim loại nặng có nồng độ cao trong nước thô không tách được bằng quá trình keo tụ như: côban, niken, xyanua (CN-), chì, cađimi và các kim loại độc hại khác cùng lắng xuống đáy

- Xúc tiến làm sạch tự nhiên để tách được phần lớn các chất hữu cơ nhỏ và các tạp chất vô cơ

- CPS thể dùng các biện pháp trao đổi khí nhân tạo để tăng hàm lượng oxy hòa tan trong nước

- Xử lý sơ bộ với dịch vôi để duy trì độ cứng của nước từ 8.5-9.00 dGH / ° dH Nhờ bổ sung quá trình nhân tạo nên nồng độ tảo thấp, độ cứng và nồng độ kim loại độc hại giảm đi, kết quả là giảm đi rất nhiều chi phí cho giai đoạn tiếp theo (Trần Văn Tựa, 2010)

1.3.2 Quá trình tự nhiên trong hồ chứa nước

Các quá trình tự nhiên xảy ra trong hồ chứa nước có thể giảm đáng kể lượng vi sinh vật gây bệnh có mặt trong nước, bởi:

- Nồng độ chất dinh dưỡng cần thiết cho vi khuẩn trong nước rất thấp;

- Nhiệt độ của nước nhỏ hơn 370C nên tốc độ sinh sản của vi khuẩn, vi rút rất chậm;

- Các động vật nguyên sinh, nấm trong nước thường là kẻ thù của vi khuẩn, vi rút;

- Tia cực tím của ánh sáng mặt trời tiêu diệt vi khuẩn ở lớp bề mặt;

- Vi khuẩn, vi rút thường bị lắng cùng với các hạt cặn trong nước

- Các chất vô cơ, các chất độc trong nước có thể hủy hoại vi khuẩn, độ pH không thích hợp cho vi khuẩn (Trần Văn Tựa, 2010)

1.3.3 Quá trình ngăn ngừa sự phát triển của tảo

Để ngăn ngừa sự phát triển của tảo trong các nguồn nước có thể sử dụng các phương pháp sau đây:

- Sử dụng hóa chất để diệt tảo: Dùng các hóa chất như CuSO4 nồng độ từ 10mg/l, những hợp chất của clo nồng độ từ 0.3 đến 1.0 mg/l, natri sunfat… Công ty nghiêm cấm đưa hóa chất có hại cho sức khỏe người tiêu dùng, đặc biệt

0.1-là các hóa chất bảo vệ thực vật vào các hồ chứa để diệt tảo

- Giảm chất dinh dưỡng cho tảo trong nước:

• Các chất dinh dưỡng như nitơ, photphat trong nước có thể được giảm bớt bằng cách ngăn ngừa việc thải nước thải sinh hoạt, chất thải của con người và động vật cũng như các chất thải có chứa NH4+, NO3-, PO43- vào nguồn nước…Công

ty đã áp dụng các phương pháp tách chất dinh dưỡng ra nguồn thải như sau:

• Xử lý sinh hóa kết hợp với khử NO3- trong điều kiện yếm khí;

• Clo hóa nâng pH hoặc là làm thoáng khí;

• Tách photphat ra khỏi nước bằng cách kết tủa với Fe3+, Al3+ hoặc Ca(OH)2;

• Giảm cưồng độ ánh sáng tới hồ chứa: muốn giảm được lượng ánh sáng hấp phụ vào nước cần giảm hệ số hấp phụ của nước bằng cách giảm độ đục của nước; (Trương Thị Nga , 2010)

1.3.4 Phương pháp xử lý hóa học và hóa lý

Các phương pháp xử lý hóa học và hóa lý được sử dụng rộng rãi trong kiểm soát

ô nhiễm nước thải công nghiệp, đặc biệt khi cần phải xử lý ở mức cao hoặc cần phải quay vòng nước Phương pháp này được dùng để thu hồi các chất hoặc khử các chất độc, các chất có ảnh hưởng xấu đối với giai đoạn làm sạch sinh hóa sau này

Cơ sở phương pháp hóa học là các phản ứng hóa học, các quá trình lý hóa diễn ra giữa các chất ô nhiễm với hóa chất cho thêm vào Những phản ứng diễn ra có thể là phản ứng oxy hóa khử, các phản ứng tạo chất kết tủa hoặc các phản ứng phân hủy chất độc hại Các phương pháp hóa học là oxy hóa, trung hòa và keo tụ

Xử lý bằng phương pháp hóa lý phụ thuộc vào sự tương tác giữa dung môi chất tan và tính chất vật lý của dung môi – chất tan Xử lý bằng phương pháp hóa lý bao gồm: trung hòa keo tụ, oxi hóa – khử, trao đổi ion, hấp phụ, tuyển nổi, thẩm thấu ngược điện hóa học

1.3.5 Phương pháp xử lý sinh học

Phương pháp này dựa vào khả năng sống của vi sinh vật Chúng sử dụng các chất hữu có trong nước thải làm nguồn dinh dưỡng như cacbon, nitơ, photpho, kali,… Trong quá trình dinh dưỡng các vi sinh vật sẽ nhận các chất để xây dựng tế bào và sinh năng lượng nên sinh khối của nó tăng lên

Quá trình diễn ra qua 2 giai đoạn:

- Giai đoạn hấp phụ các chất phân tán nhỏ, keo và hòa tan (dạng hữu cơ và vô cơ) lên bề mặt tế bào vi sinh vật

- Giai đoạn phân hủy các chất chỉ hấp phụ qua màng vào trong tế bào vi sinh vật

Đó là phản ứng sinh hóa (oxy hóa – khử)

1.4 Tổng quan về phương pháp xử lý của đề tài

Công nghệ hiếu khí kết hợp với lục bình được hiểu đơn giản là bằng mô hình bể phản ứng sinh học được làm hiếu khí bằng cách thổi khí nén và khuấy đảo cơ học làm cho VSV tạo thành các hạt bùn hoạt tính lơ lửng trong khắp pha lỏng sau đó nước trong bể sẽ được bơm qua bể thủy sinh lục bình, tại đây cây lục bình sẽ hấp thụ các chất ô nhiễm và cuối cùng nước sau xử lý sẽ chảy qua ngăn thu nước trước khi đưa ra môi trường tự nhiên (Phạm Quốc Nguyên, 2015)

Là hệ thống xử lý nước hoàn toàn bằng phương pháp sinh học và cơ học không

sử dụng hóa chất, đó là một ưu điểm rất quan trọng trong công nghệ xử lý này

Xử lý nước bằng phương pháp hiếu khí (aerobic): phương pháp này dùng để loại

các chất hữu cơ dễ bị vi sinh phân hủy ra khỏi nguồn nước Các chất này được các vi sinh hiếu khí oxy hóa bằng oxy hòa tan trong nước

Xử lý nước bằng các quá trình sinh học nhờ những loại cây thủy sinh có khả năng hấp thụ các chất ô nhiễm như chất hữu cơ, amoni, phosphat, các kim loại nặng… chúng sử dụng như nguồn thức ăn hấp thụ và phát triển thành sinh khối Trong quá trình phát triển chúng loại bỏ được các chất ô nhiễm có trong nước

Một số loại cây thủy sinh có thể được sử dụng trong công nghệ này sử dụng các loài thực vật thủy sinh lưu niên, thân thảo, thân xốp, rễ chùm như sậy, cói, cỏ đuôi mèo, thủy trúc, rau mác, bèo tây, lục bình, rau ngổ…

Một yêu cầu quan trọng khi lựa chọn cây thủy sinh cho công nghệ xử lý trên đó là: Khả năng hấp thụ cao các chất ô nhiễm cao mà không nhả ra các cặn bẩn, các chất

ô nhiễm trong quá trình phát triển

Chức năng xử lý nước của cây thủy sinh như sau:

- Loại bỏ chất hữu cơ có khả năng phân hủy sinh học: do sự tiếp nhận bởi thực vật, loại bỏ COD, BOD nhờ các vi sinh vật hiếu khí, kỵ khí bám trên phần thân,

lá và rễ ngập nước của thực vật;

- Loại bỏ chất rắn: dựa trên cơ chế lắng trọng lực;

- Loại bỏ Nitơ: bởi 3 quá trình chính là quá trình Nitrat hoá (bằng việc oxy hóa NH3, NH4+ thành NO2- và NO3-, được xảy ra theo hai giai đoạn nitrit hóa với sự

tham gia của các vi khuẩn nitrit hóa như Nitrosomonas, Nitrococcus cystis,

Nitrogloea, Nitrospira… và giai đoạn nitrat hóa với sự tham gia của vi khuẩn

nitrat hóa như Nitrobacter), Quá trình denitrat hóa (quá trình trao đổi chất trong

điều kiện thiếu oxy của vi khuẩn trong môi trường có ít hoặc không có oxy, quá trình này có chức năng cung cấp đầy đủ C để tổng hợp tế bào, phụ thuộc vào nhiệt độ, độ pH trung tính, diện tích bề mặt, khả năng thoát khí N2;

- Sự bay hơi của 9ung9hat: các phân tử ion NH4+ sẽ chuyển sang NH3 dạng khí hoặc hòa tan vào dung dich ở dạng NH4OH và 1 phần sẽ bay hơi vào không khí, tiếp đến là do sự hấp thụ của thực vật;

- Hấp thụ Photpho: bởi quá trình hấp thụ của thực vật và đồng hoá của vi khuẩn, tạo phức và hấp phụ lên bề mặt hạt rắn hay các chất hữu cơ để kết tủa và lắng theo thời gian lớp trầm tích đó được nạo vét và xả bỏ;

- Hấp thụ kim loại nặng: nhóm ion kim loại nặng có trong nước thải khi chạy qua

hệ thống xử lý tự nhiên, chúng cũng được loại bỏ bởi các cơ chế kết tủa và lắng

ở dạng hydroxit hoặc sunfur kim loại không tan trong vùng hiếu khí và yếm khí Một phần được hấp thụ vào tế bào của thực vật thủy sinh cũng như các vi khuẩn tiếp nhận hoặc cùng với chất rắn, thực vật chết lắng đọng vào trầm tích Khi lượng bùn chứa kim loại nặng cũng như chất hữu cơ đạt tới giới hạn thì cần loại bỏ khỏi hệ thống tránh hòa tan ngược trở lại bằng việc nạo vét;

- Sự phân loại và xử lý vi sinh vật gây bệnh: VSV được phân loại nhờ các quá trình vật lý như dính kết, lắng, lọc, hấp phụ và nó cũng dẫn đến sự tiêu diệt vi khuẩn, vi rút, do tồn tại trong điều kiện môi trường không thuận lợi với thời gian dài bởi tác động của các yếu tố lý – hoá của môi trường tự nhiên như nhiệt độ.Trong tự nhiên, bộ rễ của của một số loại thực vật ngập nước có thể sinh ra một số chất đặc biệt có thể sinh ra chất kháng sinh

Thời gian phục hồi các ao, hồ bị ô nhiễm phụ thuộc nhiều yếu tố khác nhau như: diện tích mặt nước, thể tích nước, chất lượng nguồn nước, thông số kỹ thuật của hệ thống xử lý và sự phát triển của thực vật, vi sinh vật cũng như nhiều yếu tố môi trường khác (Phạm Khánh Huy, 2012)

Ưu và nhược điểm của phương pháp xử lý

Ưu điểm:

- Phương pháp này xử lý nước mă ̣t ao, hồ có khả năng làm sạch cao Thực vâ ̣t thủ y sinh dễ tìm kiếm và khi sử dụng khả năng tự tái sinh; điều này đã làm hạ giá thành xử lý và đây cũng là ưu điểm lớn nhất của phương pháp

- Hạn chế sự bùng nổ của Tảo, tạo môi trường sống cho Thủy sinh vật và tạo cảnh quan thân thiện với môi trường, tiềm năng phát triển có thể sử dụng vừa

xử lý nước vừa trang trí không gian nhà, quán nước và công viên

1.5 Tổng quan Cây Lu ̣c Bình

Lục bình (danh pháp hai phần: Eichhornia crassipes) còn được gọi là Bèo tây,

lộc bình, hay bèo Nhật Bản là một loài thực vật thuỷ sinh, thân thảo, sống nổi theo

dòng nước, thuộc về chi Eichhornia của họ Bèo Tây (Pontederiaceae)

Hi ̀nh 1.1: Cây Lục Bình

Cây lục bình mọc cao khoảng 30 cm với dạng lá hình tròn, màu xanh lục, láng và nhẵn mặt, gân lá hình cung dài,hẹp Lá cuốn vào nhau như những cánh hoa Cuống lá

nở phình ra như bong bóng xốp ruột giúp cây nổi trên mặt nước Ba lá đài giống như

ba cánh Rễ Lục bình trông như lông vũ sắc đen buông rủ xuống nước, dài đến 1m Lục bình được nhập vào Việt Nam từ Nhật Bản vào năm 1902 với mục đích làm cảnh Trong điều kiện thuận lợi, loài này có thể phát triển gấp đôi diện tích trong khoảng mười ngày và hiện đã phát triển phân bố rộng khắp các thủy vực nước ngọt ở Việt Nam Lục bình che phủ mặt nước, thối mục làm giảm ô-xy hòa tan trong nước, dẫn đến làm chết cá và các loài thủy sinh khác Cũng như một số loài sinh vật khác, nó còn gây ra những hậu quả xấu đối với nền kinh tế Chúng không chỉ cản trở hoạt động

giao thông đường thủy mà còn làm chậm dòng chảy, làm giảm khả năng phát điện, sức tưới tiêu và tăng kinh phí bảo trì các hồ chứa (Trần Huỳnh Nguyễn Khánh, 2012) Trước vấn nạn trên nhóm nghiên cứu quyết định đưa ra phương tận dụng cây lục bình mang đi xử lý nhằm mục đích giảm số lượng phát triển quá nhanh trên diện tích mặt nước, ngoài ra cây lục bình còn được biết đến khi hiệu suất xử lý cao Nhóm tác giả đề xuất Lục bình sau khi xử nước sẽ đem tận dụng cho mục đích khác như: Biogas, thức ăn chăn nuôi, nguyên liệu trồng nấm rơm v.v Nếu ta vận dụng được sẽ đạt được

2 mục tiêu bảo vệ môi trường: xử lý nước ô nhiễm và tìm đầu ra cho cây lục bình khi mọc tràn lan khó kiểm soát trên mặt nước (Châu Minh Khôi, 2012)

Ba ̉ng 1.1: Thống kê hiệu suất được xử lý bằng cây lục bình

STT Chỉ tiêu Hiệu xuất xử lý (%)

Một số nghiên cứu được đưa ra như: Trong nghiên cứu khả năng xử lý ô nhiễm

đạm, lân hữu cơ hòa tan trong nước thải ao nuôi cá tra bằng lục bình (E.crassipes) và

cỏ Vetiver (Vetiver zizanioides) được thực hiện bởi Châu Minh Khôi và cộng sự

(2012) Kết quả cho thấy sau 7 ngày trồng lục bình và cỏ Vetiver lượng N hữu cơ trong môi trường trồng lục bình còn lại 0,16 mg so với 5 mg ban đầu, giảm 96,8%, còn lượng N hữu cơ trong môi trường trồng cỏ Vetiver còn lại 2,07 mg so với 5 mg ban đầu, giảm 58,6% Tương tự sau 7 ngày trồng lượng P hữu cơ trong môi trường có lục bình còn lại 0,13 mg so với 5 mg ban đầu, giảm 97% (Châu Minh Khôi, 2012)

Nghiên cứu xử lý nước thải bằng rau ngổ và lục bình được thực hiện tại tỉnh Hậu Giang trong thời gian 9 tháng nhằm khảo sát độ đục, hàm lượng COD, tổng nitơ, tổng photphat trong nước chăn nuôi và đánh giá hiệu quả xử lý nước thải của rau ngổ và lục bình thông qua sự tăng trưởng cũng như khả năng hấp thụ đạm, lân, kim loại nặng của hai loại rau này trong nước thải Kết quả về đặc điểm sinh học cho thấy rau ngổ và lục bình có khả năng thích nghi và phát triển tốt trong môi trường nước thải Phân tích hàm lượng kim loại nặng trong rau ngổ, lục bình, nước ao thí nghiệm và bùn, kết quả cho thấy Cu, Zn, Cd, Cr trong nước thải xả ra môi trường đạt loại A so TCVN5942 –

1995 (Châu Minh Khôi, 2012)

Theo nghiên cứu của Phạm Khánh Huy và cộng sự (2012) về xử lý nước thải sinh hoạt bằng mô hình hồ thủy sinh nuôi bèo lục bình Hiệu quả xử lý như sau: chất

rắn lơ lửng đạt từ 90 đến 95%, COD và BOD5 đạt 70%, phospho tổng giảm tới 75%, nitơ tổng giảm tới 88% và chất lượng nước sau xử lý đạt mứ c A theo QCVN 14: 2008/BTNMT và QCVN 40: 2011/BTNMT Kết quả nghiên cứ u cho thấy có thể sử dụng bèo lục bình cho xử lý nước thải sinh hoạt, thích hợp cho qui mô vừ a và nhỏ như các khu vực ven đô, nông thôn nơi có diện tích rộng hay trong các khu đô thị với mục đích vừa xử lý nước thải sinh hoạt vừa tạo cảnh quan môi trường (Phạm Khánh Huy, 2012)

1.6.2 Ngoài nước

Barry (1998) nghiên cứu xử lý nước ao nuôi cá rô phi lai (Oreochromis

mossambicus × O urolepis hornorum) bằng lục bình (E.crassipes) và rau muống

(Ipomea aquatica) Kết quả cho thấy lục bình đã hấp thu 90% và rau muống hấp thu

7% đạm vô cơ hòa tan (nitrat) (Trương Thị Nga, 2010)

Một nghiên cứu khác của Janjit và cộng sự (2006) trong sử dụng 21 loại thực vật thủy sinh (trong đó có 3 loại 15 thực vật thượng đẳng) để xử lý nước thải trong hệ

thống đất ngập nước kiến tạo đã kết luận rằng thực vật thủy sinh có khả năng loại bỏ dinh dưỡng gần như hoàn toàn từ nước thải sinh hoạt sau 14 ngày Thêm vào đó hiệu quả xử lý của thực vật thượng đẳng thủy sinh sống trôi nổi phụ thuộc vào những yếu tố vật lý như hình dạng của lá, chiều cao (Trương Thị Nga, 2016)

Campuchia dùng lục bình chặn đứng nạn cá chế, loạt giải pháp được Campuchia

sử dụng là thả lục bình và liên tục bơm nước vào hồ bảo tồn Tonle Chhmar Hiện các

cơ quan chức năng Campuchia đã thả được 3 hectar lục bình, bắt đầu từ hôm 25/4/2016 Từ hôm thả lục bình, hiện tượng cá chết đã không còn nữa Dự kiến, Campuchia sẽ thả 4 hectar lục bình Theo Bộ Nông nghiệp Campuchia, nếu trong vòng một tháng tới không có mưa, mực nước sẽ xuống thấp, máy bơm cũng không giải quyết được vấn đề do cạn kiệt nguồn nước Lục bình được xem giải pháp hữu hiệu nhất hiện nay (Văn Việt, 2016)

CHƯƠNG 2: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1 Vật liệu

2.1.1 Thực vật nghiên cứu

Nguyên liệu được đưa vào nghiên cứu là cây lục bình, theo nhiều nghiên cứu đã chứng minh loài cây có khả năng xử lý ô nhiễm hữu cơ, dinh dưỡng Lục bình là loại thực vật có hoa, lá đẹp và có thể phối hợp tạo để tạo cảnh quan và phát triển sinh thái (Trung tâm dữ liệu thực vật Việt Nam, 2011)

Lục bình được chọn làm nguyên liệu là cây tươi, có sức sống tốt, hệ rễ phát triển, không bị sâu bệnh được chọn làm thí nghiệm Trước khi thí nghiệm lục bình được nuôi trong nước sạch từ 3- 5 ngày

Bảng 2.1: Kí hiệu vị trí lấy mẫu

Hi ̀nh 2.2: Sơ đồ vị trí lấy mẫu Hồ Long Ẩn

2.2 Địa điểm và thời gian nghiên cứu

Địa điểm: Trung tâm nghiên cứu và ứng dụng trường ĐH Lạc Hồng (Cơ sở 6) Thời gian: 01/2017 – 12/2017

2.3 Phương pháp nghiên cứu

Sơ đồ công nghê ̣ xử lý

Sơ đồ 2.1: Sơ đồ xử lý nước mặt

2.4 Phương pháp phân tích

2.4.1 Quy trình lấy mẫu

TCVN 5994:1995 Chất lượng nước, lấy mẫu Hướng dẫn lấy mẫu ở ao hồ tự nhiên và nhân tạo

2.4.2 Phương pháp phân tích

Phân tích mẫu nước theo các chỉ tiêu: pH, phosphat, COD, amoni, TSS, độ đục, sinh vật phù du

Bảng 2.2: Chỉ tiêu và phương pháp phân tích mẫu

STT Chỉ tiêu phân tích Phương pháp phân tích Đơn vị

Mẫu nướ c xử lý

Bể Điều Hòa

Xử lý sinh ho ̣c

Ngăn thu nước Môi trường tự nhiên

2.4.3 Phương pháp nghiên cứu trên mô hình thực nghiệm

Xây dựng mô hình thí nghiệm để kiểm tra khả năng xử lý của cây lục bình, tính toán và đánh giá phù hợp thời gian lưu nước, mật độ cây xử lý tối ưu của cây lục bình

2.4.4 Phương pháp thống kê và thu thập dữ liệu

Thu thập và tổng hợp tài liệu từ thư viện, một số đề tài nghiên cứu, lý thuyết liên quan

2.4.5 Phương pháp xử lý số liệu

Tổng hợp, đo đạc, tính toán các số liệu nghiên cứu và thể hiện, thống kê các kết quả, thông số bằng đồ thị biểu đồ Sử dụng các phần mềm Word để viết văn bản, Excel

để tính toán và thể hiện bản vẽ thiết kế hệ thống xử lý bằng phần mềm Autocad

+ Sinh khối thực vật được tính dựa trên sinh khối tươi trước và sau khi đặt thí nghiệm Trước khi cân, cây được thu và để ráo nước Tỷ lệ tăng trưởng được đánh giá dựa trên khối lượng của lục bình tăng lên sau thí nghiệm và được tính theo công thức:

𝐺 = 𝑃2− 𝑃1

𝑃2 𝑋 100

Trong đó:

- G: tỷ lệ tăng trưởng khối lượng (%)

- P1: khối lượng bèo trước thí nghiệm (g); P2: khối lượng bèo sau thí nghiệm (g)

+ Hiệu suất xử lý được tính theo công thức:

2.4.6 Thuâ ̣n lơ ̣i và khó khăn trong quá trình thực hiê ̣n

❖ Thuâ ̣n lơ ̣i:

Khả năng thực hiê ̣n và ứng du ̣ng ta ̣i chỗ (trong nhà hoă ̣c ngoài trời) không cần phải tìm vi ̣ trí thuâ ̣n lợi để xây dựng mô hình nghiên cứu

Thực vâ ̣t thủy sinh – lu ̣c bình có sẵn trong môi trường tự nhiên, dễ dàng tìm kiếm

❖ Khó khăn:

Điều kiê ̣n thời tiết thay đổi ảnh hưởng đến sự sinh trưởng của cây lu ̣c bình

2.5 Phương pháp thực nghiệm

2.5.1 Giai đoạn 1: chuẩn bị và nuôi trồng lục bình thích nghi môi trường

Nuôi trồng Lục bình tại 2 môi trường nhân tạo trong thời gian 30 ngày:

➢ Thành phần nước trong bể là nước cấp sinh hoạt

➢ Thành phần nước trong bể là nước hồ Long Ẩn – KDL Bửu Long

Mục đích đánh giá khả năng sinh trưởng của cây lục bình tại 2 môi trường

2.5.2 Giai đoạn 2: Tiến hành vận hành mô hình thực nghiệm và đối chứng với lưu lượng nước đầu vào là 400L nước/lần (mô hình dạng tĩnh)

Thời gian lưu nước:

𝑇 = 𝑆 𝑥 Hnn

0.78 𝑥 0.5

30 𝑥 1000 = 13 (𝑛𝑔à𝑦) Đánh giá so sánh 2 kết quả từ 2 nghiệm thức, đánh giá khả năng xử lý của mô

hình

2.5.3 Giai đoạn 3: Tiến hành vận hành liên tục với lưu lượng đầu vào là 30l/ngày (mô hình dạng động)

Vận hành giai đoạn 3 với mô hình nghiệm thức

➢ Chạy mô hình nghiên cứu với lưu lượng mẫu nước đầu vào 30L/ngày qua

hệ thống sục khí và sau đó bơm lên bể thuỷ sinh lục bình liên tục trong 13 ngày, tiến hành lấy mẫu phân tích tần suất 3 ngày/lần Đánh giá hiệu suất

xử lý của quá trình