ảnh hưởng của độ mặn và hàm lượng chất hữu cơ đến sự hòa tan và xử lý nước của ozon

1 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA THỦY SẢN PHẠM THỊ HỒNG ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ MẶN VÀ HÀM LƯỢNG CHẤT HỮU CƠ ĐẾN SỰ HÒA TAN VÀ XỬ LÝ NƯỚC CỦA OZON LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH NUÔI TRỒNG THỦY SẢN 2009 2 TRƯỜNG ĐẠI HỌC CẦN THƠ KHOA THỦY SẢN PHẠM THỊ HỒNG ẢNH HƯỞNG CỦA ĐỘ MẶN VÀ HÀM LƯỢNG CHẤT HỮU CƠ ĐẾN SỰ HÒA TAN VÀ XỬ LÝ NƯỚC CỦA OZON LUẬN VĂN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC NGÀNH NUÔI TRỒNG THỦY SẢN CÁN BỘ HƯỚNG DẪN Ts. Vũ Ngọc Út 2009 i LỜI CẢM TẠ Để đạt được kết quả trong luận văn này tôi đã được sự giúp đỡ rất nhiều từ thầy cô, bạn bè và gia đình. Tôi xin chân thành cảm ơn Ban Giám hiệu, Ban Chủ nhiệm khoa Thủy Sản đã tạo điều kiện cho tôi học tập nghiên cứu trong thời gian qua. Xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đối với thầy hướng dẫn, Ts. Vũ Ngọc Út, đã nhiệt tình giúp đỡ, truyền đạt cho tôi những kiến thức quý báo trong suốt thời gian tôi thực hiện đề tài và viết luận văn. Tôi xin được gửi lời cám ơn đến quý Thầy, Cô đã tận tâm truyền đạt cho tôi kiến thức chuyên môn, đặc biệt các Thầy, Cô trong bộ môn Thủy Sinh học Ứng dụng đã nhiệt tình giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài. Xin cảm ơn các bạn lớp Nuôi Trồng Thủy Sản K 31 đã giúp đỡ hết mình cho tôi. Tôi gửi lời cảm ơn sâ u sắc đến gia đình, người thân đã động viên giúp đỡ tôi trong suốt quá trình học tập. Phạm Thị Hồng ii TÓM TẮT Nghề nuôi thủy sản ngày càng đóng góp vai trò quan trọng cho sự phát triển kinh tế xã hội của nước nhà. Tuy nhiên vấn đề xử lý nước thải trước khi thải ra môi trường đang được quan tâm rất lớn. Một trong những giải pháp có hiệu quả và ngày càng được áp dụng rộng rãi là việc khử trùng nước bằng ozon. Đề tài này được thực hiện nhằm nghiên cứu hiệu quả xử lý nước của ozon để góp phần nâng cao tính bền vững của nghề nuôi Thủy Sản ở đồng bằng sông Cửu Long. Vật liệu thí nghiệm bao gồm: máy ozon 4g/h, bể 100 lít, nước thải ao nuôi thủy sản, nước mặn đã qua xử lý ozon được sục qua bể thông qua hệ thống Ventury trong 5h sục khí liên tục. Ba thí nghiệm được bố trí với ba lần lặp lại. Thí nghiệm 1: Xác định khả năng hòa tan và hiệu quả xử lý nước của ozon ở từng độ mặn khác nhau. Thí nghiệm 2: Xác định sự ảnh hưởng của hàm lượng chất hữu cơ khác nhau đến sự hòa tan và xử lý nước cuả ozon. Thí nghiệm 3: Đánh giá khả năng hòa tan và xử lý của ozon trong nước có độ mặn khác nhau với cùng hàm lượng chất hữu cơ. Kết quả cho thấy khả năng hòa tan và hiệu quả xử lý nước của ozon tăng cùng với độ mặn và hàm lượng chất hữu cơ trong suốt quá trình xử lý ozon. Tương ứng với các độ mặn 0 ‰, 5 ‰, 10 ‰, 15 ‰, 20 ‰, 25 ‰ ozon đạt mức bão hòa lần lượt 0.13 mg/L, 0.19 mg/L, 0.23 mg/L, 0.25 mg/L, 0.3 mg/L và 0.32 mg/L. Ở thí nghiệm 2 khi nồng độ ozon đạt 0.22 mg/L làm giảm đáng kể hàm lượng TAN (80%), TSS (80%), OSS (60%) và nitrite ( 88%) đồng thời nitrate tăng mạnh và ít biến động khi nồng độ ozon đã bão hòa. Trong môi trường nước lợ mặn với cùng hàm lượng chất hữu cơ các yếu tố chất lượng nước vẫn còn biến động trong quá trình xử lý ozon. iii MỤC LỤC PHẦN 1: GIỚI THIỆU 1 PHẦN 2: LƯỢC KHẢO TÀI LIỆU 3 2.1.Chất thải và các biện pháp xử lí nước thải 3 2.2.Ozone và những ứng dụng của Ozone trong nuôi trồng thủy sản 4 2.2.1.Sơ lược về Ozone 4 2.2.2.Công dụng của Ozone …5 2.2.3.Ứng dụng của Ozone trong nuôi trồng thủy sản 6 PHẦN 3: VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 10 3.1 Thời gian và địa điểm thực hiện đề tài 10 3.2 Vật liệu thí nghiệm 10 3.3 Phương pháp bố trí thí nghiệm 10 3.3.1 Thí nghiệm 1: Xác định khả năng hòa tan và hiệu quả xử lí của ozon ở từng độ mặn khác nhau. 10 3.3.2 Thí nghiệm 2: Xác định sự ảnh hưởng của hàm lượng chất hữu cơ khác nhau đến sự hòa tan và xử lí nước củaOzone 11 3.3.3 Thí nghiệm 3 : Đánh giá ảnh hưởng của hàm lượng chất hữu cơ và độ mặn khác nhau đến khả năng hòa tan và xử lí nước của Ozone 12 3.4 Phương pháp phân tích mẫu 12 3.5 Phương pháp xử lí số liệu 13 PHẦN 4. KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 14 4.1 Thí nghiệm 1: Khả năng hòa tan và hiệu quả xử lí của ozon ở từng độ mặn khác nhau. 14 iv 4.1.1 Nồng độ ozon hòa tan trong các nghiệm thức với các độ mặn khác nhau 14 4.1.2 Biến động các yếu tố môi trường khi xử lý ozon. 15 4.2 Thí nghiệm 2: Khả năng hòa tan và hiệu quả xử lí của trong môi trường có hàm lượng chất hữu cơ khác nhau. 22 4.2.1 Nồng độ ozon hòa tan trong các nghiệm thức với hàm lượng chất hữu cơ khác nhau 22 4.2.2 Biến động các yếu tố môi trường sau khi xử lý ozon. 23 4.3 Khả năng hòa tan và hiệu quả xử lý nước của ozon ở các độ mặn và hàm lượng chất hữu cơ khác nhau 31 4.3.1 Nồng độ ozon hòa tan trong nước có độ mặn và hàm lượng chất hữu cơ khác nhau 31 4.3.2 Biến động các yếu tố môi trường sau khi xử lý ozon 32 PHẦN 5: KẾT LUẬN VÀ ĐỀ XUẤT 39 5.1 Kết luận 39 5.2 Đề xuất 39 PHẦN 4: TÀI LIỆU THAM KHẢO 40 PHỤ LỤC 43 v DANH SÁCH BẢNG Bảng 4.1 Biến động nhiệt độ ở các độ mặn khác nhau trong suốt quá trình sục ozon…………………………………………………………………………….15 Bảng 4.2 Biến động pH ở các độ mặn khác nhau trong suốt quá trình sục ozon 16 Bảng 4.3 Biến động nhiệt độ ở các hàm lượng chất hữu cơ khác nhau trong suốt quá trình xử lý ozon…………………………………………………………………….………24 Bảng 4.4 Biến động pH ở các hàm lượng chất hữu cơ khác nhau trong suốt quá trình xử lý ozon…………………………………………………………… …25 Bảng 4.5 Biến động nhiệt độ trong các nghiệm thức được xử lý ozon ở các độ mặn khác nhau và có cùng hàm lượng chất hữu cơ………………………………………………………………………………32 Bảng 4.6 Biến động pH trong các nghiệm thức được xử lý ozon ở các độ mặn khác nhau và có cùng hàm lượng chất hữu cơ………………………………………………………………………………33 vi DANH SÁCH HÌNH Hình 4.1 Hàm lượng ozon hòa tan ở các độ mặn khác nhau theo thời gian…… 14 Hình 4.2 Hàm lượng oxy hòa tan ở các độ mặn khác nhau trong suốt quá trình sục ozon……………………………………………………………………………17 Hình 4.3 Hàm lượng COD ở các độ mặn khác nhau trong suốt quá trình sục ozon……………………………………………………………………………18 Hình 4.4 Hàm lượng TSS ở các độ mặn khác nhau trong suốt quá trình sục ozon……………………………………………………………………………19 Hình 4.5 Hàm lượng OSS ở các độ mặn khác nhau trong suốt quá trình sục ozon……………………………………………………………………………19 Hình 4.6 Hàm lượng TAN ở các độ mặn khác nhau trong suốt quá trình sục ozon……………………………………………………………………………20 Hình 4.7 Hàm lượng Nitrite ở các độ mặn khác nhau trong suốt quá trình sục ozon……………………………………………………………………………21 Hình 4.8 Hàm lượng Nitrate ở các độ mặn khác nhau trong suốt qúa trình sục ozon……………………………………………………………………………22 Hình 4.9 Nồng độ ozon hòa tan ở các hàm lượng chất hữu cơ khác nhau theo thời gian…………………………………………………………………………23 Hình 4.10 Biến động oxy hòa tan ở các hàm lượng chất hữu cơ khác nhau trong suốtquátrình xử lý ozon……………………………………………………… 26 Hình 4.11 Biến động COD ở các hàm lượng chất hữu cơ khác nhau trong suốt quátrìnhxửlýozon………………………………………………………………26 Hình 4.12 Biến động TSS ở các hàm lượng chất hữu cơ khác nhau trong suốt quá trìnhxử lýozon………………………………………………………………… 27 Hình 4.13 Biến động OSS ở các hàm lượng chất hữu cơ khác nhau trong suốt quátrìnhxửlýozon……………………………………………………………….28 Hình 4.14 Biến động TAN ở các hàm lượng chất hữu cơ khác nhau trong suốt thờigiansụcozon……………………………………………………………… 28 Hình 4.15 Biến động Nitrite ở các hàm lượng chất hữu cơ khác nhau trong suốt quátrìnhsục ozon……………………………………………………………… 29 vii Hình 4.16 Biến động Nitrate ở các hàm lượng chất hữu cơ khác nhau trong suốt quátrìnhsục ozon……………………………………………………………… 30 Hình 4.16 Hàm lượng ozon hòa tan ở các độ mặn khác nhau có cùng hàm lượng chấthữucơ theo thời gian……………………………………………………… 31 Hình 4.18 Biến động DO ở các độ mặn khác nhau có cùng hàm lượng chất hữu cơtrongsuốtthờigianxửlýozon……………………………………………… 34 Hình 4.19 Biến động COD ở các độ mặn khác nhau có cùng hàm lượng chất hữu cơtrongsuốtthời gian xử lý ozon……………………………………………… 35 Hình 4.20 Biến động TSS ở các độ mặn khác nhau có cùng hàm lượng chất hữu cơtrongsuốtthờigianxửlý zon………………………………………………… 35 Hình 4.21 Biến động OSS ở các độ mặn khác nhau có cùng hàm lượng chất hữu cơtrongsuốtthời gian xử lý ozon……………………………………………… 36 Hình 4.22 Hàm lượng TAN ở các độ mặn khác nhau có cùng hàm lượng chất hữucơtrongsuốtthờigianxửlyozon……………………………….…………….36 Hình 4.23 Hàm lượng Nitrite ở các độ mặn khác nhau có cùng hàm lượng chất hữucơtrongsuốtthờigianxửlýozon…………………………… …………… 37 Hình 4.24 Hàm lượng Nitrate ở các độ mặn khác nhau có cùng hàm lượng chất hữucơtrongsuốt thời gian xử lý ozon……………………………….………… 38 1 Phần 1: GIỚI THIỆU Trong những năm gần đây nghề nuôi thủy sản đã trở thành mũi nhọn của đất nước. Việt Nam với các đối tượng nuôi phổ biến như: tôm sú, cá tra, basa…Cá tra, basa hiện nay là sản phẩm chung của các tỉnh Đồng Bằng sông Cửu Long và là mặt hàng xuất khẩu khá quan trọng, kim ngạch năm 2007 xấp xỉ 1 tỷ USD. Nhìn chung nghề nuôi thủy sản ngày càng gia tăng, ước lượng sản lượng nuôi trồng thủy sản tháng 3.2008 đạt 146 ngàn tấn,tăng 26% so với năm 2007, trong đó cá đạt 313.000 tấn; tôm 58.5 ngàn tấn; thủy sản khác đạt 44.5 ngàn tấn ( Phạm Đình Đôn, 2008 –bản tin của hội nghề cá Việt Nam- số 148- 05.2008) . Tuy nhiên với sự phát triển nhanh chóng của nghề nuôi thủy sản với việc mở rộng diện tích và tăng mật độ nuôi đã làm gia tăng các mầm bệnh một cách nhanh chóng do môi trường nước ngày càng ô nhiễm nghiêm trọng. Mới bước vào đầu vụ , tính đến ngày 21.03.2008 toàn Đồng Bằng sông Cửu Long có 44.000 ha nuôi tôm sú bị thiệt hại (Cà Mau 33.850 ha tôm sú bị chết, chiếm 13% diện tích nuôi tôm, thiêt hại 60-70%; Bạc Liêu 200 ha nuôi tôm; Kiên Giang 9.000 ha tôm mới thả nuôi bị thiệt hại –theo bản tin của hội nghề cá Việt Nam- số 148-05.2008). Để nghề nuôi thủy sản ngày càng bền vững thì điều kiện cần thiết trước tiên là phải ngăn chặn kịp thời các nguồn lây truyền bệnh. Một trong những vấn đề cần đặc biệt quan tâm chính là nguồn nước. Theo Nguyễn Thanh Phương và ctv (2007) thì hệ số chuyển hóa thức ăn trong nuôi cá tra là 3.2 – 3.6 cho thức ăn tự chế, như vậy lượng thức ăn sử dụng và lượng thức ăn dư thừa thải vào môi trường là khá lớn sẽ không tránh khỏi tình trạng ô nhiễm môi trường , ảnh hưởng đến nghề nuôi trồng thủy sản. Hiện nay với công nghệ kỹ thuật cao thì việc khử trùng nước bằng Ozon được xem là một giải pháp có hiệu quả và ngày càng được áp dụng rộng rãi. Với việc khẳng định ưu điểm của Ozon như: khả năng oxy hóa nitrite, vật chất hữu cơ, amonia và vật chất lơ lửng trong nước (theo Lucchetti and Gray, 1988 – trích dẫn bởi Võ Tuấn Kiệt, 2005 ) và tốc độ diệt khuẩn nhanh hơn nhiều lần so với Chlorine (theo Majumdar và Sproul, 1974– trích dẫn bởi Võ Tuấn Kiệt, 2005 ). Cùng với việc tăng diện tích và sản lượng nuôi nói trên thì vấn đề cần quan tâm nhất là làm thế nào để giảm thiểu tối đa lượng chất thải, ngăn ngừa mầm bệnh là điều đặc biệt quan tâm. Với những ưu điểm nêu trên của Ozon, trong thực trạng nghề nuôi thủy sản hiện nay, đề tài “Ảnh hưởng của độ mặn và hàm lượng chất hữu cơ đến sự hòa tan và xử lí nước của Ozon” là rất cần thiết để thực hiện nhằm khảo sát sự ảnh hưởng của Ozon lên các nồng độ muối và [...]... trường nước có hàm lượng chất hữu cơ khác nhau 4.2.1 Nồng độ ozon hòa tan trong các nghiệm thức với hàm lượng chất hữu cơ khác nhau Khả năng hòa tan của ozon trong nước có hàm lượng chất hữu cơ tương đối nhanh và dễ bão hòa sau 180 phút sục ozon, nhưng ở nghiệm thức 100 % nước thải thì nồng độ ozon hòa tan vẫn tiếp tục tăng và có chiều hướng giảm sau 300 phút sục ozon Nồng độ ozon hòa tan đạt mức bão hòa. .. lí nước ở các độ mặn và hàm lượng chất hữu cơ khác nhau nhằm góp phần hạn chế tối đa mầm bệnh và giảm thiểu ô nhiễm môi trường nước trong các hệ thống nuôi Thủy Sản Nội dung nghiên cứu: - Nghiên cứu khả năng hòa tan và hiệu quả xử lí nước của Ozon ở các độ mặn khác nhau -Nghiên cứu khả năng hòa tan và hiệu quả xử lí của ozon trong nước có hàm lượng chất hữu cơ khác nhau - Nghiên cứu ảnh hưởng của hàm. .. Nồng độ ozon hòa tan trong nước ở các độ mặn tương đối cao, dao động trong khoảng 0.13- 0.33 mg/L ( Hình 4.1 ) Trong khoảng 60 phút đầu ozon hòa tan rất nhanh trong nước và sau 180 phút nồng độ ozon hòa tan trong nước gần như đạt mức bão hòa ở các nghiệm thức Qua các đường biểu diễn nồng độ ozon hòa tan ( Hình 4.1) ta thấy khả năng hòa tan của ozon ở nghiệm thức 0 ‰ ban đầu nhanh hơn nước mặn và bão hòa. .. kiểm tra nồng độ Ozon Các chỉ tiêu thu mẫu bao gồm: Nhiệt độ, pH, DO, COD, TSS, OSS, TAN (NH4 /NH3), N-NO2-, N-NO3- + 11 3.3.3 Thí nghiệm 3 : Đánh giá khả năng hòa tan và xử lý của ozon trong nước có độ mặn khác nhau có cùng hàm lượng chất hữu cơ Mục tiêu của thí nghiệm này là đánh giá hiệu quả oxy hóa chất hữu cơ cũng như khả năng diệt khuẩn của Ozone trong môi trường hợp chất hữu cơ và độ mặn khác nhau... % - 75 % nước thải.Tuy nhiên sự khác biệt không có ý nghĩa giữa các nghiệm thức 25% - 50 % 75 % nước thải ( p > 0.05) Theo Ben – Atia et al., (1997) sự hòa tan của ozon vào trong nước phụ thuộc vào pH, nhiệt độ và mức độ ô nhiễm của nguồn nước Như vậy hàm lượng chất hữu cơ càng nhiều thì khả năng hòa tan của ozon vào trong nước càng cao 4.2.2 Biến động các yếu tố môi trường sau khi xử lý ozon 4.2.2.1... thuật khi có sự hòa tan khí, ngoài ra ozon có thể sử dụng trong thể lỏng bằng cách sục vào nước qua hệ thống Venturi Sự hòa tan của ozon tuân theo định luật HENRY nghĩa là lượng ozon hòa tan phụ thuộc vào nhiệt độ nước và áp suất của khí ( trung tâm đào tạo nguồn nước và môi trường, 1999 – trích dẫn bởi Nguyễn Lê Hoàng Yến, 2005) Khi nhiệt độ càng tăng thì hàm lượng ozon hòa tan trong nước càng giảm... được sục liên tục trong 5h và kiểm tra nồng độ ozone với thời gian kiểm tra 30 ph/lần Các yếu tố thủy lí cũng được thu mẫu cùng lúc với thời gian kiểm tra nồng độ Ozon Các chỉ tiêu thu mẫu bao gồm: Nhiệt độ, pH, DO, COD, TSS, OSS, TAN (NH4 /NH3), N-NO2-, N-NO3- + 3.3.2 Thí nghiệm 2: Xác định sự ảnh hưởng của hàm lượng chất hữu cơ khác nhau đến sự hòa tan và xử lí nước của Ozone Thí nghiệm gồm 5 nghiệm... các nghiệm thức nước lợ mặn do nồng độ ozon hòa tan cao hơn nước ngọt nên hàm lượng oxy hòa tan tương đối cao và cao hơn nước ngọt, ở các nghiệm thức 5 ‰, 10 ‰, 15 ‰, 20 ‰, 25 ‰ hàm lượng oxy hòa tan dao động trong khoảng lần lượt 8.37 mg/L – 11.95 mg/L, 7.41 mg/L – 9.6 mg/L, 9.39 mg/L – 11.41 mg/L, 8.91 mg/L – 11.84 mg/L, 8.0 mg/L – 11.12 mg/L và trong nước 0 ‰ hàm lượng oxy hòa tan dao động từ 5.76... suc ozon (phut) Hình 4.3 Hàm lượng COD ở các độ mặn khác nhau trong suốt quá trình sục ozon Theo kết quả nghiên cứu của Tạ Văn Phương (2005) sau 60 phút sục ozon trong nước 30 ‰ với nồng độ ozon hòa tan 0.37 mg/L thì hàm lượng COD giảm từ 14 mg/L xuống còn 9.4 mg/L (hơn 30%) Hàm lượng COD trong thí nghiệm này giảm không nhiều do nước thí nghiệm đã được xử lý sạch hàm lượng vật chất lơ lửng trong nước. .. gian suc ozon (phut) Hình 4.1 Hàm lượng ozon hòa tan ở các độ mặn khác nhau theo thời gian Theo kết quả nghiên cứu của Trần Thị Kiều Trang (2006) sau 30 phút sục ozon với máy phát ozon có công suất 1g/h vào nước ương ấu trùng tôm sú có thể tích 1L bằng đá bọt thì đạt nồng độ là 0.35 mg/L Như vậy từ kết quả nghiên cứu đã khẳng định khả năng hòa tan và bão hòa của ozon trong nước lợ, mặn rất cao 14 và cao . năng hòa tan và hiệu quả xử lý nước của ozon ở các độ mặn và hàm lượng chất hữu cơ khác nhau 31 4.3.1 Nồng độ ozon hòa tan trong nước có độ mặn và hàm lượng. Ảnh hưởng của độ mặn và hàm lượng chất hữu cơ đến sự hòa tan và xử lí nước của Ozon là rất cần thiết để thực hiện nhằm khảo sát sự ảnh hưởng của Ozon