Nghiên cứu hiệu quả xử lý nước sông nhuệ, quận hà đông, hà nội bằng cây thủy trúc (cyperus involucratus poiret) trong điều kiện phòng thí nghiệm

TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP KHOA QUẢN LÝ TÀI NGUYÊN RỪNG VÀ MƠI TRƢỜNG -*** - KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƢỚC SÔNG NHUỆ, QUẬN HÀ ĐƠNG, HÀ NỘI BẰNG CÂY THỦY TRƯC (Cyperus involucratus Poiret) TRONG ĐIỀU KIỆN PHÕNG THÍ NGHIỆM NGÀNH: KHOA HỌC MÔI TRƢỜNG MÃ NGÀNH: 306 Giáo viên hướng dẫn Sinh viên thực : ThS Bùi Văn Năng : Phạm Bảo Ngọc Khoá học : 2007 - 2011 Hà Nội, 2011 LỜI CẢM ƠN Thực khóa luận tốt nghiệp hội tốt cho sinh viên làm quen với công tác nghiên cứu khoa học áp dụng kiến thức học vào thực tế Đƣợc đồng ý Nhà trƣờng, Khoa Quản lý tài nguyên rừng Mơi trƣờng, em thực khóa luận: “Nghiên cứu hiệu xử lý nước sông Nhuệ, quận Hà Đông, Hà Nội Thủy trúc (Cyperus involucratus Poiret) điều kiện phịng thí nghiệm” Trong q trình thực khóa luận, em nhận đƣợc nhiều giúp đỡ thầy cô giáo khoa bạn bè đồng nghiệp Với lòng biết ơn sâu sắc, em xin gửi lời cảm ơn chân thành tới thầy giáo, Ths Bùi Văn Năng, ngƣời hƣớng dẫn tơi tận tình từ hình thành đề tài suốt q trình thực khóa luận tốt nghiệp Em xin cảm ơn Ban Giám đốc, cán công nhân viên Trung tâm thí nghiệm thực hành – Khoa Quản lý tài nguyên rừng Môi trƣờng trƣờng Đại học Lâm nghiệp tạo điều kiện cho em thực khóa luận Cuối cùng, tơi xin cảm ơn cán phịng Tài ngun Môi trƣờng quận Hà Đông, UBND quận Hà Đông cung cấp cho số liệu cần thiết phục vụ cho khóa luận tốt nghiệp Mặc dù có nhiều cố gắng song thời gian lực thân cịn hạn chế nên khóa luận khó tránh khỏi sai sót Kính mong thầy giáo bạn đóng góp ý kiến để khóa luận hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn Hà Nội, Ngày 13 tháng 05 năm 2011 Sinh viên Phạm Bảo Ngọc MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN Trang MỤC LỤC DANH MỤC VIẾT TẮT DANH MỤC BẢNG DANH MỤC HÌNH TÓM TẮT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẶT VẤN ĐỀ……………………………………………………………… Chƣơng TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU……………………… 1.1 Tổng quan lƣu vực sông nội thành Hà Nội…………………3 1.2 Thực trạng ô nhiễm nƣớc lƣu vực sông nội thành Hà Nội…4 1.3 Công nghệ xử lý ô nhiễm thực vật số kết nghiên cứu mơ hình xử lý nƣớc thực vật……………………………………… 1.4 Kết nghiên cứu mơ hình xử lý nƣớc thực vật…………… 1.5 Một số nghiên cứu xử lý nƣớc Thủy trúc Việt Nam……………11 1.5.1 Sử dụng Thủy trúc xử lý nƣớc thải ……………………… 11 1.5.2 Sử dụng Thủy trúc để xử lý nƣớc sinh hoạt………………………12 1.6 Một số đặc điểm sinh học Thủy trúc………………………… 13 Chƣơng MỤC TIÊU – ĐỐI TƢỢNG - NỘI DUNG – PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU………………………………………………………………15 2.1 Mục tiêu nghiên cứu……………………………………………………15 2.2 Đối tƣợng giới hạn nghiên cứu………………………………………15 2.3 Nội dung nghiên cứu……………………………………………………15 2.4 Phƣơng pháp nghiên cứu……………………………………………… 15 2.4.1 Phƣơng pháp thu thập kế thừa tài liệu…………………………… 15 2.4.2 Phƣơng pháp điều tra, khảo sát lấy mẫu ngồi thực địa………… 16 2.4.3 Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm……………………………………… 16 2.4.3.1 Tạo mẫu nƣớc nghiên cứu………………………………………… 16 2.4.3.2 Bố trí thí nghiệm……………………………………………………17 2.4.4 Phƣơng pháp phân tích phịng thí nghiệm…………………… 18 2.4.5 Phƣơng pháp xử lý số liệu, đánh giá kết nghiên cứu…………… 24 Chƣơng ĐIỀU KIỆN TỰ NHIÊN KINH TẾ XÃ HỘI CỦA KHU VỰC NGHIÊN CỨU………………………………………………………………25 3.1 Điều kiện tự nhiên khu vực nghiên cứu…………………………….25 3.1.1 Vị trí địa lý…………………………………………………………….25 3.1.2 Khí hậu……………………………………………………………… 27 3.2 Điều kiện kinh tế - xã hội……………………………………………….27 3.2.1 Dân số, lao động phân bố khu dân cƣ………………………27 3.2.2 Phát triển ngành kinh tế………………………………………… 28 3.2.3 Phát triển sở hạ tầng……………………………………………….28 3.2.4 Phát triển xã hội……………………………………………………….29 Chƣơng KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU………………………………………30 4.1 Thực trạng ô nhiễm nƣớc sông Nhuệ khu vực thành phố Hà Nội… 30 4.2 Hiệu xử lý nƣớc sông Nhuệ Thủy trúc…………………….33 4.2.1 Hiệu xử lý Thủy trúc sau 15 ngày thí nghiệm………… 35 4.2.2 Hiệu xử lý Thủy trúc sau 30 ngày thí nghiệm………… 45 4.3 Một số giải pháp phát triển hƣớng nghiên cứu sử dụng Thủy trúc xử lý nƣớc sông Nhuệ 52 4.3.1 Hoàn thiện phƣơng pháp nghiên cứu khả xử lý Thủy trúc .52 4.3.2 Giải pháp sử dụng Thủy trúc để xử lý nƣớc sông Nhuệ .52 Chƣơng KẾT LUẬN – TỒN TẠI – KHUYẾN NGHỊ .55 5.1 Kết luận 55 5.2 Tồn .56 5.3 Khuyến nghị 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO DANH MỤC VIẾT TẮT EC : Độ dẫn điện KLN : Kim loại nặng OXH : Oxy hóa ƠNMT : Ơ nhiễm mơi trƣờng QCVN : Quy chuẩn Việt Nam Sal : Độ muối TNMT : Tài nguyên môi trƣờng TSS : Total solid suppended - Hàm lƣợng chất rắn lơ lửng TDS : Total disolvel solid - Hàm lƣợng chất rắn hòa tan TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam TCCP : Tiêu chuẩn cho phép DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Khả xử lý nƣớc thải chăn nuôi sau ngày xử lý số loài ……………………………………………………………… ……12 Bảng 4.1: Hàm lƣợng chất mẫu phân tích trạng nƣớc trƣớc xử lý………………………………………………………………… …….32 Bảng 4.2 Nồng độ chất ô nhiễm sau 15 ngày xử lý…………………… 36 Bảng 4.3: Hiệu suất xử lý chất ô nhiễm Thủy trúc sau 15 ngày……37 Bảng 4.4: Lƣợng chất ô nhiễm xử lý đƣợc sau 15 ngày……………… 39 Bảng 4.5: Nồng độ chất ô nhiễm sau 30 ngày xử lý…………………….45 Bảng 4.6: Hiệu suất xử lý chất ô nhiễm Thủy trúc sau 30 ngày……46 Bảng 4.7: Lƣợng chất ô nhiễm xử lý đƣợc sau 30 ngày 47 DANH MỤC HÌNH Hình 01: Cây Thủy trúc…………………………………………………… 13 Hình 02: Hoa Thủy trúc…………………………………………….13 Hình 03: nƣớc sơng Nhuệ……………………………………………………30 Hình 04: nƣớc sơng Nhuệ nhìn từ chân cầu Hà Đơng……………………….31 Hình 05: Bố trí bể thí nghiệm………………………………………… 34 Hình 06: Bể trồng 10 cây……………………………………………………34 Hình 07: Bể trồng 20 ………………………………………………… 34 Hình 08: Bể trồng 30 cây……………………………………………………35 Hình 09: Bể trồng 40 ………………………………………………… 35 Hình 10: Bể khơng xử lý (đối chứng)……………………………………….35 Hình 4.1: Mối quan hệ sinh khối lƣợng BOD5 xử lý đƣợc sau 15 ngày nghiên cứu………………………………………………………………… 40 Hình 4.2: Mối quan hệ sinh khối lƣợng COD xử lý đƣợc sau 15 ngày nghiên cứu………………………………………………………………… 41 Hình 4.3: Mối quan hệ sinh khối lƣợng PO43- xử lý đƣợc sau 15 ngày nghiên cứu 42 Hình 4.4: Mối quan hệ sinh khối lƣợng NO 3- xử lý đƣợc sau 15 ngày nghiên cứu 43 Hình 4.5: Mối quan hệ sinh khối lƣợng Fe xử lý đƣợc sau 15 ngày nghiên cứu .44 Hình 4.6: Mối quan hệ sinh khối lƣợng BOD5 xử lý đƣợc sau 30 ngày nghiên cứu 48 Hình 4.7: Mối quan hệ sinh khối lƣợng COD xử lý đƣợc sau 30 ngày nghiên cứu .49 Hình 4.8: Mối quan hệ sinh khối lƣợng PO 3- xử lý đƣợc sau 30 ngày nghiên cứu 50 Hình 4.9: Mối quan hệ sinh khối lƣợng NO3- xử lý đƣợc sau 30 ngày nghiên cứu .51 TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP KHOA QUẢN LÝ TNR & MT TÓM TẮT KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Tên khóa luận: NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ XỬ LÝ NƢỚC SƠNG NHUỆ, QUẬN HÀ ĐƠNG, HÀ NỘI BẰNG CÂY THỦY TRƯC (Cyperus involucatus poiret) TRONG ĐIỀU KIỆN PHÕNG THÍ NGHIỆM Sinh viên thực hiện: Phạm Bảo ngọc Giáo viên hƣớng dẫn: Ths Bùi Văn Năng Nội dung khóa luận: 4.1 Mục tiêu nghiên cứu + Đánh giá đƣợc khả xử lý nƣớc lấy sông Nhuệ, quận Hà Đông thành phố Hà Nội Thủy trúc + Đề xuất đƣợc số giải pháp cho việc nghiên cứu sử dụng Thủy trúc vào xử lý nƣớc sông Nhuệ 4.2 Đối tƣợng nghiên cứu + Nƣớc sông Nhuệ lấy khu vực cầu Hà Đông để nghiên cứu + Cây Thủy trúc (Cyperus involucratus Poiret) lấy Phùng Xá, Mỹ Đức, Hà Nội để nghiên cứu + Nghiên cứu khả xử lý Thủy trúc thông qua số thông số gây ô nhiễm nƣớc bao gồm: BOD 5, COD, PO 3-, Cl-, NO -, Fe, TSS, TDS, Sal, EC, Độ đục 4.3 Nội dung nghiên cứu (1) Thực trạng nƣớc sông Nhuệ khu vực thành phố Hà Nội (2) Hiệu xử lý số thông số gây ô nhiễm nƣớc sông Nhuệ Thủy trúc (3) Đề xuất số giải pháp cho việc nghiên cứu sử dụng Thủy trúc vào xử lý nƣớc sông Nhuệ 4.4 Phƣơng pháp nghiên cứu - Phƣơng pháp thu thập kế thừa tài liệu - Phƣơng pháp điều tra, khảo sát lấy mẫu thực địa - Phƣơng pháp bố trí thí nghiệm - Phƣơng pháp phân tích phịng thí nghiệm - Phƣơng pháp xử lý số liệu, đánh giá kết nghiên cứu 4.5 Những kết đạt đƣợc Nƣớc sông Nhuệ đoạn chảy qua Hà Đơng có dấu hiệu nhiễm nghiêm trọng, đặc biệt ô nhiễm hữu Các thông số đặc trƣng cho nƣớc bị ô nhiễm nhƣ: BOD5, COD, PO43-, NO3-, Fe, TSS vƣợt QCVN 08: 2008 – cột B nhiều lần Cụ thể: BOD5 vƣợt 5,09 lần; COD vƣợt 5,1 lần; PO43-: 6,48 lần; NO3-: 8,03 lần; Fe: 9,6 lần; TSS: 1,88 lần Chất lƣợng nƣớc lấy sông Nhuệ sau 15 ngày xử lý Thủy trúc bƣớc đầu cho thấy hiệu xử lý thông số đƣợc lựa chọn để đánh giá Hàm lƣợng chất ô nhiễm nƣớc sau xử lý thấp mẫu nƣớc ban đầu Tuy nhiên, hàm lƣợng chất ô nhiễm sau xử lý cao QCVN 08: 2008, mục B2 Sau 30 ngày nghiên cứu hiệu xử lý nƣớc Thủy trúc thể rõ rệt Trong bể trồng bể trồng 40 Thủy trúc đạt hiệu xử lý cao nhất, nhƣng mật độ tối ƣu cho trình xử lý để mẫu nƣớc xử lý đạt QCVN 30 Đã xác lập đƣợc mối tƣơng quan sinh khối Thủy trúc lƣợng chất ô nhiễm (BOD5, COD, PO 3-, Cl-, NO -, Fe, TSS, TDS, Sal, EC, Độ đục) mà số Thủy trúc xử lý đƣợc 15 30 ngày Từ kết nghiên cứu, đề tài đề xuất số ý kiến cho việc mở rộng, phát triển nghiên cứu sử dụng Thủy trúc nhằm xử lý ô nhiễm nƣớc sông Nhuệ nói riêng loại nƣớc thải khác nói chung Đề tài đề xuất đƣợc mơ hình dùng Thủy trúc để xử lý nƣớc sông Nhuệ cách: đóng bè trồng Thủy trúc dọc theo chiều dài sơng Nhuệ, nhƣ vừa xử lý nƣớc sông Nhuệ, lại tạo cảnh quan đẹp sơng Bên cạnh đề tài đƣa số biện pháp trồng chăm sóc Thủy trúc nhằm mang lại hiệu xử lý nƣớc cao ĐẶT VẤN ĐỀ Nƣớc yếu tố tự nhiên thiếu đời sống sinh vật nói chung ngƣời nói riêng Trong phát triển văn minh nhân loại, nƣớc giữ vai trị vơ to lớn Có thể nói văn minh giới gắn liền với sông lớn: Ai Cập – sông Nin, Trung Quốc – sông Trƣờng Giang, Việt Nam – sông Hồng Ngày nay, đời sống kinh tế xã hội, nƣớc trở thành vấn đề xúc qui mơ tồn cầu Q trình cơng nghiệp hóa phát triển thị cộng thêm gia tăng dân số dẫn đến ô nhiễm nguồn nƣớc mặt mà điển hình nhiễm sơng lịng thành phố lớn Thơng thƣờng, sông nơi cung cấp nƣớc tƣới cho hệ thống canh tác làm nhiệm vụ tiêu nƣớc mƣa cho thành phố Sơng cịn nơi tiếp nhận đồng hóa nƣớc thải từ khu vực nội thành Sông Nhuệ sông chảy qua thủ Hà Nội, từ ngàn xƣa đóng vai trò lớn vào đời sống ngƣời dân Tuy nhiên xả thải bừa bãi ngƣời vào lịng sơng mà chất lƣợng nƣớc sông Nhuệ ngày xấu đi, nƣớc chuyển sang màu đen bốc mùi hôi thối với rác lềnh bềnh nên đƣợc coi “dịng sơng chết” Xử lý nƣớc sơng nói chung nƣớc sơng Nhuệ nói riêng gặp nhiều khó khăn cần nguồn kinh phí lớn, xuất ngày nhiều sơng bị nhiễm Chính việc tìm giải pháp hữu hiệu, vừa tiết kiệm chi phí, vừa mang lại hiệu trở thành vấn đề cấp bách cần phải giải Hiện nay, hƣớng thu hút quan tâm nghiên cứu nhà khoa học sử dụng thực vật để xử lý ô nhiễm nƣớc Phƣơng pháp dựa khả hấp thụ chất độc hại nƣớc, kim loại nặng… thực vật Đây phƣơng pháp phù hợp với xử lý nguồn nƣớc mặt có nhiều ƣu điểm: giá thành thấp, vận hành bảo trì đơn giản, an tồn, thân thiện với mơi trƣờng “đảm bảo tính bền vững” Từ bảng 4.5, kết hợp cơng thức (*) tính đƣợc hiệu suất thực tế xử lý đƣợc sau 30 ngày, thể bảng 4.6 nhƣ sau: Bảng 4.6: Hiệu suất xử lý chất ô nhiễm Thủy trúc sau 30 ngày Đơn vị: % TT Thông số Bể 10 Bể 20 Bể 30 Bể 40 (210 g) (300g) (510 g) (620 g) BOD5 48,7 48,98 63,8 66,3 COD 45,2 45,34 52,53 55,5 PO 3- 58,43 60,9 69,24 70,47 Cl- 32,56 35,55 38,54 40,4 NO -3 60,15 60,6 65,82 67,7 Fe 67,75 68,7 81,5 81,5 TSS 49,2 49,85 50,34 51,6 TDS 18,9 21,96 23,02 33,15 Sal 8,44 11,32 14,98 15,94 10 EC 17,6 18,73 22,51 24,1 11 Độ đục 59,4 62,28 63,7 64 Sau 30 ngày xử lý, nhìn chung hàm lƣợng chất đƣợc lựa chọn phân tích giảm, nhiên cịn số tiêu mức cao nhƣ: EC, Sal, TDS Các mẫu sau xử lý Thủy trúc có xu hƣớng giảm nồng độ chất ô nhiễm số lƣợng bể tăng dần So với đợt phân tích lần 2, nồng độ chất ô nhiễm giảm mạnh, hiệu suất xử lý thông số biểu thị lƣợng ô nhiễm hữu đạt hiệu suất cao, cho phép đạt tiêu chuẩn cột B2 Kết nghiên cứu lần cho thấy bể có trồng có hiệu suất xử lý tốt ổn định bể không trồng Với thông số TDS, Sal, EC, Độ đục, sau 30 ngày nghiên cứu, giá trị thông số giảm so với trạng nƣớc ban đầu sau 15 ngày xử lý Hiệu suất xử lý TDS trung bình đạt 18,9 – 33,15 %; hiệu suất xử lý Sal đạt 8,44 – 15,94 %; xử lý EC đạt 17,6 – 24,1 % Đặc biệt, thông số Độ đục đạt 46 hiệu cao, sau 30 ngày nghiên cứu cho phép đạt hiệu suất xử lý trung bình 59,4 – 64 % Điều cho thấy có khả làm dịng nƣớc, lƣu giữ lại bùn cặn chất rắn lơ lửng, góp phần làm dịng sơng tạo thuận lợi cho việc nạo vét bùn cặn dƣới lịng sơng Với hàm lƣợng cặn lơ lửng mẫu nƣớc phân tích trạng ban đầu 287,74 mg/l; bể có trồng sau 30 ngày cho phép đạt tiêu chuẩn cột B2, TCVN 08: 2008 Hàm lƣợng TSS mẫu nƣớc xử lý sau 30 ngày nhỏ 10 mg/l (trung bình từ 2,8 – 9,8 mg/l), đạt hiệu xử lý TSS tăng rõ rệt, từ 49,2 – 51,6 % Tuy nhiên, giới hạn nghiên cứu đề tài điều kiện phịng thí nghiệm (trạng thái nƣớc tĩnh) nên áp dụng vào thực tế, hàm lƣợng TSS lớn Sử dụng công thức (**), ta tính đƣợc lƣợng chất nhiễm xử lý đƣợc sau 30 ngày thể bảng 4.7 nhƣ sau: Bảng 4.7: Lƣợng chất ô nhiễm xử lý đƣợc sau 30 ngày: Thông Đơn số vị Bể 10 Bể 20 Bể 30 Bể 40 BOD5 mg 2167,2 2171 2660 2742,5 COD mg 4972,7 4981,5 5454 5648,7 PO 3- mg 63,72 65,79 72,76 73,8 Cl- mg 5855,6 6222 6588,3 6771,5 NO -3 mg 2560 2573 2735,6 2795,4 Fe mg 426,7 431,38 - - TSS mg 7170,9 7219,8 7256 7351,5 TDS mg 8127 8797,8 9030 11248,8 Sal mg 3225 3612 4102,2 4231,2 EC µs 5779,2 6063 6991,8 7378,8 NTU 1413,1 1456,4 1478,3 1480,9 Độ đục Kết 47 a Thông số BOD5 Từ bảng 4.7 kết hợp giá trị sinh khối bể thí nghiệm, ta lập đƣợc mối tƣơng quan sinh khối lƣợng chất hữu theo thể hình 4.6 nhƣ sau: BOD5 (mg) 3000 2500 2000 y = 1.5977x + 1780.1 1500 1000 500 0 100 200 300 400 500 600 700 Sinh khối (g) Hình 4.6: Mối quan hệ sinh khối lƣợng BOD5 xử lý đƣợc sau 30 ngày nghiên cứu Từ kết giá trị chất hữu theo BOD5 sau 30 ngày xử lý, kết hợp giá trị sinh khối cây, ta lập đƣợc phƣơng trình sau: y = 1,5977x + 1780,1; R2 = 0,9668 (1) Trong đó: x: giá trị sinh khối bể thí nghiệm (g); y: giá trị lƣợng chất hữu theo BOD5 xử lý đƣợc sau 30 ngày (mg) Với hệ số tƣơng quan R2 = 0,9668 cho thấy tƣơng quan chặt Từ phƣơng trình (1) tính đƣợc lƣợng BOD5, đặc trƣng cho chất hữu dễ phân hủy sinh học sau 30 ngày xử lý biết giá trị sinh khối b Thông số COD Sau 30 ngày xử lý, hàm lƣợng chất hữu theo COD bể trồng giảm mạnh, hai bể trồng 30 40 cây, sinh khối 510 g 620 g cho phép đạt TCVN 08: 2008, hiệu suất xử lý 45,2 – 55,5 % Kết nghiên cứu cho thấy bể có trồng có hiệu suất xử lý tốt ổn định bể không 48 trồng Để ứng dụng nghiên cứu vào thực tiễn, đề tài thiết lập phƣơng trình thể mối quan hệ sinh khối bể thí nghiệm với lƣợng chất hữu theo COD hình 4.7 nhƣ sau: COD (mg) 6000 5600 5200 4800 y = 1.7808x + 4534.1 4400 4000 100 200 300 400 500 600 700 Sinh khối (g) Hình 4.7: Mối quan hệ sinh khối lƣợng COD xử lý đƣợc sau 30 ngày nghiên cứu Ta có phƣơng trình sau: y = 1,7808x + 4534,1; R2 =0,9697 (2) Trong đó: x: Sinh khối bể thí nghiệm (g); y: Lƣợng COD xử lý đƣợc sau 30 ngày (mg) Từ phƣơng trình (1) ta tính đƣợc lƣợng sinh khối cần có để xử lý lƣợng chất hữu theo COD nhƣ ý muốn Hệ số tƣơng quan R2 phƣơng trình (2) R2 =0,9697 c Thơng số PO 3Với nồng độ PO 3- nƣớc ban đầu 3,24 mg/l; bể không xử lý 2,57 mg/l; sau 15 ngày, nồng độ PO43- bể 0,45 – 0,97 mg/l; đạt hiệu suất 50 – 66,01 % Sau 30 ngày xử lý cho phép đạt nồng độ trung bình PO 3- 0,38 – 0,77 mg/l (tƣơng đƣơng tiêu chuẩn cột B, TCVN 08: 2008) Cho thấy bể lọc có trồng đạt hiệu suất loại photpho cao bể không trồng So với mẫu nƣớc phân tích 15 ngày, hiệu xử lý photpho lần tăng lên rõ rệt, đạt hiệu suất 49 trung bình từ 58,43 – 70,47 % Mối quan hệ sinh khối với lƣợng photpho xử lý đƣợc sau 30 ngày thể hình 4.8 nhƣ sau: PO4 3- (mg) 76 74 72 70 68 y = 0.0263x + 58.234 66 64 62 100 200 300 400 500 600 700 Sinh khối (g) Hình 4.8: Mối quan hệ sinh khối lƣợng PO 3- xử lý đƣợc sau 30 ngày nghiên cứu Ta có phƣơng trình biểu diễn mối quan hệ sinh khối lƣợng PO 3- xử lý đƣợc sau 30 ngày nhƣ sau: y = 0,0263x + 58,234 ; R = 0,9788 (3) Trong đó: x: Sinh khối bể thí nghiệm (g); y: Lƣợng PO 3- xử lý đƣợc sau 30 ngày (mg) Phƣơng trình có hệ số tƣơng quan R2 = 0,9788 Từ phƣơng trình (3) xác định đƣợc số lƣợng sinh khối cần có để xử lý lƣợng PO43- theo yêu cầu Từ đó, tính tốn đƣợc thơng số kỹ thuật cần thiết để thiết kế cơng trình xử lý d Thông số NO3Đối với thông số NO3-, kết nghiên cứu hai giai đoạn cho thấy, bể lọc trồng xử lý sau 30 ngày cho phép loại bỏ đƣợc xấp xỉ 60,15 % - 67,7 % Nitơ (theo NO3-) Các bể có trồng cho kết tốt rõ rệt so với bể không trồng Sau 30 ngày xử lý cho phép đạt hiệu xử lý Nitơ tăng rõ rệt Trong trƣờng hợp cần xử lý nitơ mức độ cao hơn, tăng cƣờng q trình nitrat hóa bể lọc trồng Thủy trúc Hình 4.8 50 thể mối quan hệ sinh khối bể lƣợng NO3- xử lý đƣợc sau 30 ngày nhƣ sau: - NO3 (mg) 2850 2800 2750 2700 2650 y = 0.6174x + 2412.9 2600 2550 2500 100 200 300 400 500 600 700 Sinh khối (g) Hình 4.9: Mối quan hệ sinh khối lƣợng NO - xử lý đƣợc sau 30 ngày nghiên cứu Từ hình 4.8, kết hợp số liệu bảng 4.7, ta có phƣơng trình sau: y = 0,6174x + 2412,9; R2 = 0,978 (4) Trong đó: x: Sinh khối bể thí nghiệm (g); y: Lƣợng NO - xử lý đƣợc sau 30 ngày (mg) Với hệ số tƣơng quan R2 = 0,978 cho thấy phƣơng trình (4) có tƣơng quan chặt Từ phƣơng trình xác định đƣợc lƣợng NO3- biết sinh khối ngƣợc lại, từ làm sở cho việc thiết kế cơng trình xử lý e Thơng số Fe Sau 30 ngày xử lý, hàm lƣợng sắt bể trồng giảm mạnh, cho phép đạt TCVN 08: 2008 với hiệu suất trung bình 67,75– 81,5 % Tại hai bể trồng 30 40 Thủy trúc khơng tìm thấy hàm lƣợng Fe, nhƣ vậy, lƣợng Fe hai bể thí nghiệm nhỏ, nằm dƣới ngƣỡng phát phƣơng pháp phân tích Nhƣ nói bể 30 (ứng với mức sinh khối từ 510 g sinh khối trở lên) sau 30 ngày xử lý tồn lƣợng sắt có bể thí nghiệm với nồng độ 19,2 mg/l (tƣơng ứng với 495,36 mg Fe) 51 4.3 Một số giải pháp phát triển hƣớng nghiên cứu sử dụng Thủy trúc xử lý nƣớc sông Nhuệ Nhìn chung, việc sử dụng Thủy trúc để xử lý nƣớc sông Nhuệ bƣớc đầu đạt hiệu Các phƣơng trình đƣợc lập sở cho việc ứng dụng Thủy trúc vào xử lý nƣớc sông Nhuệ Tuy nhiên, để phát huy tối đa khả xử lý chất lƣợng nƣớc sơng Nhuệ nói riêng nhƣ chất lƣợng nƣớc sông nội thành nói chung, đề tài xin đề xuất số giải pháp phát triển hƣớng nghiên cứu sử dụng Thủy trúc xử lý nƣớc sơng Nhuệ 4.3.1 Hồn thiện phương pháp nghiên cứu khả xử lý Thủy trúc Để áp dụng đƣa Thủy trúc vào xử lý nƣớc sông Nhuệ loại nƣớc thải khác cần tiếp tục phát triển hƣớng nghiên cứu, nghiên cứu cách sâu rộng khả xử lý chất nhiễm lồi nhƣ: - Cách bố trí thí nghiệm: + Cố định số (sinh khối) thay đổi nồng độ chất ô nhiễm để nghiên cứu; + Nghiên cứu nhiều khoảng thời gian khác nhƣ: 10; 20; 30 ngày + Tuổi cây: nghiên cứu giai đoạn tuổi khác (cây non, thành thục giai đoạn già) giai đoạn tuổi khác có khả xử lý khác chất ô nhiễm - Mở rộng nghiên cứu cho nhiều kim loại nặng khác: Cần mở rộng nghiên cứu khả xử lý chất nhiễm thuộc nhóm kim loại nặng Thủy trúc để đánh giá cách toàn diện khả xử lý loài 4.3.2 Giải pháp sử dụng Thủy trúc để xử lý nƣớc sông Nhuệ - Nguồn gốc kĩ thuật chăm sóc cây: Ở Việt Nam, Thủy trúc phân bố nhiều nơi để sử dụng Thủy trúc việc xử lý nƣớc mặt cần phải ý nguồn gốc kĩ thuật chăm sóc trƣớc tiến hành nghiên cứu + Nguồn trồng: để tránh sai số Thủy trúc gây mẫu nƣớc, cần xử lý sơ nguồn trƣớc dùng Có thể rửa rễ 52 cách ngâm nƣớc từ đến ngày, để nƣớc sau tiến hành làm thí nghiệm + Kĩ thuật chăm sóc: q trình nghiên cứu sử dụng Thủy trúc, để tránh tái ô nhiễm gây ra, việc thƣờng xuyên cắt tỉa, bỏ bị chết, bị gãy bị sâu bệnh cần thiết Bởi chất hữu cơ, vi sinh vật phân hủy tăng trình thối mục gây ra, dẫn đến làm sai số thí nghiệm Ngồi ra, việc cắt tỉa bớt cịn nhằm trì số lƣợng phù hợp, đảm bảo mật độ với thí nghiệm đề Đối với non, kĩ thuật chăm sóc địi hỏi không cao Ánh sáng cần nhiều trƣởng thành, phát triển tốt vùng ẩm ƣớt - Sử dụng Thủy trúc vào xử lý nước sông Nhuệ: Qua điều tra khảo sát tình hình thực tế trình nghiên cứu khả xử lý nƣớc Thủy trúc, đồng thời với việc lập phƣơng trình tính tốn lƣợng chất nhiễm xử lý đƣợc sau 15 ngày 30 ngày, đề tài nhận thấy phƣơng pháp “Đóng bè trồng Thủy trúc để xử lý nước sơng Nhuệ” thích hợp, đề tài xin trình bày phƣơng pháp nhƣ sau: Một số lƣu ý: Thủy trúc loài ƣa sáng, rễ nông, chịu đƣợc úng nƣớc, phát triển tốt, đơi mọc thành cỏ dại khơng đƣợc chăm sóc, cắt tỉa thƣờng xun Cây Thủy trúc cịn có ngoại hình đẹp, tạo cảnh quan sinh động, thích hợp trồng làm cảnh Vì vậy, trồng Thủy trúc trực tiếp sông Nhuệ cách tạo bè trồng Thủy trúc, cột dây giữ bè để tránh bè bị trôi Tuy nhiên, thiết kế gây số hạn chế nhƣ: bè làm cản trở dịng nƣớc, vỡ bè làm phát tán Thủy trúc, gây ảnh hƣởng tới hệ sinh thái lƣu vực Vì vậy, nên tiến hành làm bè trồng Thủy trúc nhƣ sau: - Vật liệu làm bè: vật liệu nổi, đóng thành khung chắn - Hình dạng Bè: đƣợc làm theo hình chữ nhật, chiều dài đặt theo chiều dịng chảy, chiều rộng hẹp, bố trí bè dọc theo hai bên bờ sông để hạn chế việc làm cản trở dịng chảy đến mức tối đa - Diện tích bè: diện tích bè đƣợc tính tốn theo diện tích mặt nƣớc, đảm bảo cho bè không lớn nhỏ, bè lớn làm cản trở dòng nƣớc, 53 mỹ quan bè nhỏ làm giảm khả xử lý Diện tích bè là: dài 2m, rộng 1m tƣơng ứng với số lƣợng 465 – 500 (tính tốn dựa theo diện tích mặt nƣớc nhƣ bể thí nghiệm) - Bè đƣợc cột dây chắn, tránh tƣợng trôi bè vỡ bè - Nên chăm sóc cắt tỉa thƣờng xuyên để tránh mọc nhiều, ảnh hƣởng tới khả xử lý Nhƣ vậy, thay phải nhìn xuống dịng sông Nhuệ với màu nƣớc đen bốc mùi vào ngày hè nóng nực với bè Thủy trúc đƣợc bố trí dọc sơng đem lại cảm giác dễ chịu, vừa tạo cảnh quan đẹp, vừa giảm thiểu đƣợc nhiễm sơng Đó giải pháp thân thiện với môi trƣờng mà đề tài mạnh dạn đề xuất 54 Chƣơng KẾT LUẬN – TỒN TẠI – KHUYẾN NGHỊ 5.1 Kết luận Từ kết nghiên cứu đạt đƣợc, đề tài rút số kết luận sau: Nƣớc sơng Nhuệ đoạn chảy qua Hà Đơng có dấu hiệu ô nhiễm nghiêm trọng, đặc biệt ô nhiễm hữu Các thông số đặc trƣng cho nƣớc bị ô nhiễm nhƣ: BOD5, COD, PO43-, NO3-, Fe, TSS vƣợt QCVN 08: 2008 – cột B2 nhiều lần Cụ thể: BOD5 vƣợt 5,09 lần; COD vƣợt 5,1 lần; PO43-: 6,48 lần; NO 3-: 8,03 lần; Fe: 9,6 lần; TSS: 1,88 lần Chất lƣợng nƣớc lấy sông Nhuệ sau 15 ngày xử lý Thủy trúc bƣớc đầu cho thấy hiệu xử lý thông số đƣợc lựa chọn để đánh giá Hàm lƣợng chất ô nhiễm nƣớc sau xử lý thấp mẫu nƣớc ban đầu Tuy nhiên, hàm lƣợng chất ô nhiễm sau xử lý cao QCVN 08: 2008, mục B2 Sau 30 ngày nghiên cứu hiệu xử lý nƣớc Thủy trúc thể rõ rệt Trong bể trồng bể trồng 40 Thủy trúc đạt hiệu xử lý cao nhất, nhƣng mật độ tối ƣu cho trình xử lý để mẫu nƣớc xử lý đạt QCVN 30 Đã xác lập đƣợc mối tƣơng quan sinh khối Thủy trúc lƣợng chất ô nhiễm (BOD5, COD, PO 3-, Cl-, NO -, Fe, TSS, TDS, Sal, EC, Độ đục) mà số Thủy trúc xử lý đƣợc 15 30 ngày Từ kết nghiên cứu, đề tài đề xuất số ý kiến cho việc mở rộng, phát triển nghiên cứu sử dụng Thủy trúc nhằm xử lý ô nhiễm nƣớc sơng Nhuệ nói riêng loại nƣớc thải khác nói chung Đề tài đề xuất đƣợc mơ hình dùng Thủy trúc để xử lý nƣớc sơng Nhuệ cách: đóng bè trồng Thủy trúc dọc theo chiều dài sơng Nhuệ, nhƣ vừa xử lý nƣớc sông Nhuệ, lại tạo cảnh quan đẹp sơng Bên cạnh đề tài đƣa số biện pháp trồng chăm sóc Thủy trúc nhằm mang lại hiệu xử lý nƣớc cao 55 5.2 Tồn Với thời gian điều kiện kinh phí cịn hạn chế nên đề tài số tồn sau: - Do điều kiện thời gian nên đề tài nghiên cứu đƣợc số thông số: BOD5, COD, PO 3-, Cl-, NO -, Fe, TSS, TDS, Sal, EC, Độ đục, chƣa sâu vào nghiên cứu KLN Tuy nhiên thông số mà đề tài lựa chọn đảm bảo đặc trƣng cho ô nhiễm nƣớc sơng Nhuệ - Ngồi ra, phạm vi đề tài tốt nghiệp đại học nên đề tài tiến hành nghiên cứu đƣợc điều kiện nƣớc tĩnh phịng thí nghiệm, chƣa nghiên cứu đƣợc điều kiện nƣớc chảy nhƣ sông 5.3 Khuyến nghị Từ thực tế trên, đề tài đƣa số khuyến nghị sau: - Cần tiếp tục nghiên cứu sớm đƣa Thủy trúc vào xử lý nƣớc ô nhiễm ao, hồ, sông nội thành Hà Nội, vừa tạo giá trị cảnh quan, vừa giảm thiểu ô nhiễm môi trƣờng - Mở rộng nghiên cứu khả xử lý KLN Thủy trúc, thiết kế bố trí thí nghiệm điều kiện nƣớc chảy nhƣ điều kiện sông để nghiên cứu - Tiếp tục nghiên cứu tìm hiểu lồi thực vật thủy sinh khác có khả xử lý tốt chất nhiễm để áp dụng vào thực tế Xử lý nƣớc thực vật phƣơng pháp xử lý nhiễm mơi trƣờng có nhiều ƣu điểm Hơn nữa, phƣơng pháp tỏ phù hợp với xử lý chất lƣợng nƣớc sông nội thành Hà Nội Do vậy, mong đề tài khác tiếp tục nghiên cứu lĩnh vực để khẳng định vai trị thực vật mơi trƣờng nƣớc sơng nói riêng mơi trƣờng nƣớc nói chung 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO Bộ Tài nguyên Môi trƣờng (2008) QCVN 08: 2008, Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia chất lượng nước mặt Sở Tài nguyên Môi trƣờng Hà Nội, Báo cáo thông tin môi trường thành phố Hà Nội (http://www.tnmtnd.hanoi.gov.vn) Tổng cục môi trƣờng, Đề án tổng thể bảo vệ môi trường lưu vực sông Nhuệ - sông Đáy đến năm 2020 UBND Quận Hà Đông, Báo cáo thông tin môi trường quận Hà Đông năm 2010 UBND Quận Hà Đông, Báo cáo tổng hợp quy hoạch bảo vệ môi trường quận Hà Đông đến 2010 định hướng đến 2020 Nguyễn Việt Anh Xử lý nước thải sinh hoạt bãi lọc ngầm trồng dòng chảy thẳng đứng điều kiện Việt Nam, NXB Đại học Xây dựng Đặng Kim Chi (2005) Hóa học mơi trường, NXB Khoa học kỹ thuật Nguyễn Văn Cƣ (1996) Bảo vệ môi trường tài nguyên nước Tập giảng dùng cho nghiên cứu sinh ngành thủy sản – môi trƣờng Hà Nội Lê Đức (chủ biên), Trần Khắc Hiệp, Nguyễn Xuân Cự, Phạm Văn Khang, Nguyễn Ngọc Minh (2005) Một số phương pháp phân tích mơi trường, NXB Đại học Quốc gia Hà Nội 10 Lƣu Đức Hải (2005) Cơ sở khoa học môi trường, NXB Đại học Quốc Gia Hà Nội 11 Lê Văn Khoa (chủ biên), Hoàng Xuân Cơ, Nguyễn Văn Cƣ, Nguyễn Xuân Cự, Lê Đức, Lƣu Đức Hải, Thân Đức Hiền, Trần Khắc Hiệp, Nguyễn Đình Hịe, Phạm Ngọc Hồ, Trịnh Thị Thanh Khoa học môi trường, NXB Giáo dục, Hà Nội, 2001 57 12 Trần Hiếu Nhuệ Tình hình chất lượng nguồn nước mặt nhiễm môi trường nước khu vực đô thị, công nghiệp Việt Nam Hội thảo khoa học Môi trƣờng, đô thị, công nghiệp nông thôn 13 Lƣơng Đức Phẩm (2003) Công nghệ xử lý nước thải biện pháp sinh học NXB Giáo dục 14 Nguyễn Viết Phổ (2000) Nước giới thị hóa Tạp chí Bảo vệ môi trƣờng số5/2000 15 JICA The study on Environmental Improvement for Hanoi city in the Socialist Republic of Vietnam, Interim Report, Volume 2, 1999 16 Petter H.Raven; Linda R.Derg; George B.Johnson Environment Samders college pullishing, USA 17 Rosnay J D., 1979 The macroscope: a new world scientific system Harper & Row, Publishhers, New York, NY, USA Website: 18 http://www.nea.gov.vn 19 http://www.thiennhien.net 20 http://www.vov.vn 58 PHỤ BIỂU QCVN 08: 2008 QUY CHUẨN KỸ THUẬT QUỐC GIA VỀ CHẤT LƯỢNG NƯỚC MẶT Giá trị giới hạn thông số chất lƣợng nƣớc mặt T T 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 Thông số pH Ơxy hồ tan (DO) Tổng chất rắn lơ lửng (TSS) COD BOD (20 oC) Amoni (NH+4 ) (tính theo N) Clorua (Cl - ) Florua (F -) Nitrit (NO -2 ) (tính theo N) Nitrat (NO -3 ) (tính theo N) Phosphat (PO 3-)(tính theo P) Xianua (CN -) Asen (As) Cadimi (Cd) Chì (Pb) Crom III (Cr 3+ ) Crom VI (Cr 6+ ) Đồng (Cu) Kẽm (Zn) Niken (Ni) Sắt (Fe) Thuỷ ngân (Hg) Chất hoạt động bề mặt Tổng dầu, mỡ (oils & grease) Phenol (tổng số) Hoá chất bảo vệ thực vật Clo 26 hữu Aldrin+Dieldrin Endrin BHC DDT Đơn vị mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l A1 6-8,5 ≥6 20 10 0,1 250 0,01 0,1 0,005 0,01 0,005 0,02 0,05 0,01 0,1 0,5 0,1 0,5 0,001 0,1 0,01 0,005 g/l g/l g/l g/l 0,002 0,01 0,05 0,001 59 Giá trị giới hạn A B A2 B1 6-8,5 5,5-9 ≥5 ≥4 30 50 15 30 15 0,2 0,5 400 600 1,5 1,5 0,02 0,04 10 0,2 0,3 0,01 0,02 0,02 0,05 0,005 0,01 0,02 0,05 0,1 0,5 0,02 0,04 0,2 0,5 1,0 1,5 0,1 0,1 1,5 0,001 0,001 0,2 0,4 0,02 0,1 0,005 0,01 0,004 0,012 0,1 0,002 0,008 0,014 0,13 0,004 B2 5,5-9 ≥2 100 50 25 0,05 15 0,5 0,02 0,1 0,01 0,05 0,05 0,1 0,002 0,5 0,3 0,02 0,01 0,02 0,015 0,005 27 28 29 30 31 Endosunfan (Thiodan) Lindan Chlordane Heptachlor Hoá chất bảo vệ thực vật phospho hữu Paration Malation Hóa chất trừ cỏ 2,4D 2,4,5T Paraquat Tổng hoạt độ phóng xạ  Tổng hoạt độ phóng xạ  E Coli 32 Coliform g/l g/l g/l g/l 0,005 0,3 0,01 0,01 0,01 0,35 0,02 0,02 0,01 0,38 0,02 0,02 0,02 0,4 0,03 0,05 g/l g/l 0,1 0,1 0,2 0,32 0,4 0,32 0,5 0,4 g/l g/l g/l Bq/l Bq/l MPN/ 100ml MPN/ 100ml 100 80 900 0,1 1,0 20 200 100 1200 0,1 1,0 50 450 160 1800 0,1 1,0 100 500 200 2000 0,1 1,0 200 2500 5000 7500 10000 Ghi chú: Việc phân hạng nguồn nƣớc mặt nhằm đánh giá kiểm soát chất lƣợng nƣớc, phục vụ cho mục đích sử dụng nƣớc khác nhau: A1 - Sử dụng tốt cho mục đích cấp nƣớc sinh hoạt mục đích khác nhƣ loại A2, B1 B2 A2 - Dùng cho mục đích cấp nƣớc sinh hoạt nhƣng phải áp dụng cơng nghệ xử lý phù hợp; bảo tồn động thực vật thủy sinh, mục đích sử dụng nhƣ loại B1 B2 B1 - Dùng cho mục đích tƣới tiêu thủy lợi mục đích sử dụng khác có yêu cầu chất lƣợng nƣớc tƣơng tự mục đích sử dụng nhƣ loại B2 B2 - Giao thơng thủy mục đích khác với u cầu nƣớc chất lƣợng thấp 60