Nghiên cứu khả năng xử lý nước ô nhiễm của thực vật thủy sinh tại ao cá bác hồ, trường đại học nông lâm thái nguyên

Xuất phát từ nguyện vọng của bản thân, được sự đồng ý của Ban Chủnhiệm khoa Môi trường trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, sự giúp đỡcủa thầy giáo hướng dẫn, em đã tiến hành thực tập tạ

trọng trong quá trình học tập của mỗi sinh viên, giúp cho củng cố hệ thốngkiến thức đã học, nâng cao trình độ chuyên môn, tiếp cận làm quen vớiphương pháp nghiên cứu khoa học, áp dụng những kiến thức đã học vào thựctiễn Đồng thời tạo cho mình sự tự lập, tự tin vào bản thân, lòng yêu nghề, cóphong cách làm việc đúng đắn, có lối sống lành mạnh để trở thành người cán

bộ có chuyên môn, năng lực làm việc đáp ứng nhu cầu của thực tiễn

Xuất phát từ nguyện vọng của bản thân, được sự đồng ý của Ban Chủnhiệm khoa Môi trường trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, sự giúp đỡcủa thầy giáo hướng dẫn, em đã tiến hành thực tập tại Khoa Môi Trường từ

ngày 10/02/2014 – 01/06/2014 thực hiện đề tài: “Nghiên cứu khả năng xử lý nước ô nhiễm của thực vật thủy sinh tại ao cá Bác Hồ, trường đại học Nông Lâm Thái Nguyên”

Trong thời gian thực tập, được sự giúp đỡ tận tình của Ban Chủ nhiệmKhoa Môi trường, cùng tập thể thầy cô giáo trong khoa, sự hướng dẫn tận tìnhcủa thầy giáo hướng dẫn cùng sự nỗ lực của bản thân, em đã hoàn thành khóaluận tốt nghiệp

Mặc dù đã cố gắng nhưng do một số yếu tố chủ quan và khách quancủa bản thân, thời gian thực tập có hạn, bước đầu làm quen với công tácnghiên cứu khoa học nên đề tài của em không tránh khỏi những hạn chế, thiếusót Em rất mong được sự góp ý chỉ bảo của thày cô giáo và bạn bè để đài tàicủa em được đầy đủ và hoàn chỉnh hơn

Bảng 2.1 Một số thủy sinh thực vật tiêu biểu 12

Bảng 2.2 Nhiệm vụ của thủy sinh thực vật 12

Bảng 3.1 Các thông số sử dụng trong QCVN 08:2008/BTNMT 20

Bảng 4.1: Kết quả phân tích mẫu nước ao cá Bác Hồ - Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên 23

Bảng 4.2: kích thước sinh trưởng của một số loài thực vật thủy sinh 24

trong thí nghiệm 24

Bảng 4.3: Diễn biến hàm lượng cặn tổng số qua các đợt xử lý nước ao 25

Bảng 4.4: Diễn biến hàm lượng nitơ tổng số của nước ao qua 12 ngày xử lý 27 Bảng 4.5: Diễn biến hàm lượng photpho tổng số của nước ao qua 12 ngày xử lý 29

Bảng 4.6: Diễn biến hàm lượng COD của nước ao qua 12 ngày xử lý 32

Bảng 4.7: Diễn biến hàm lượng BOD5 của nước ao qua 12 ngày xử lý 34

Hình 4.1 Bản đồ trường đại học Nông Lâm Thái Nguyên 22

Hình 4.2 Kết quả phân tích mẫu nước ao cá Bác Hồ- Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên 23

Hình 4.3 Diễn biến hàm lượng cặn tổng số qua các đợt xử lý 26

Hình 4.4 Hiệu suất xử lý TSS của các công thức qua các đợt xử lý 26

Hình 4.5 Diễn biến hàm lượng đạm tổng số qua các đợt xử lý 28

Hình 4.7 Diễn biến hàm lượng lân tổng số qua các đợt xử lý 31

Hình 4.8 Hiệu suất xử lý T-P của các công thức qua các đợt xử l 31

Hình 4.9 Diễn biến hàm lượng COD qua các đợt xử lý 33

Hình 4.10 Hiệu suất xử lý COD của các công thức qua các đợt xử lý 33

Hình 4.11 Diễn biến hàm lượng BOD5 qua các đợt xử lý 35

Hình 4.12 Hiệu suất xử lý BOD5 của các công thức qua các đợt xử lý 36

Hình 4.13 Mô hình đề xuất ứng dụng thực vật thủy sinh vào xử lý nước ô nhiễm 37

Cm3 : Xentimet khối

BOD5 : Nhu cầu oxy sinh hóa trong 5 ngàyCOD : Nhu cầu oxy hóa học

TSS : Tổng chất rắn lơ lửng

QCVN : Quy chuẩn Việt Nam

TCVN : Tiêu chuẩn Việt Nam

PHẦN 1 MỞ ĐẦU 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục đích, yêu cầu 2

1.2.1 Mục đích của đề tài 2

1.2.2 Yêu cầu của đề tài 2

1.3 Ý nghĩa của đề tài 2

1.3.1 Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học 2

1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn 2

PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 3

2.1 Cơ sở khoa học của đề tài 3

2.1.1 Cơ sở pháp lý 3

2.1.2 Cơ sở lý luận 3

PHẦN 3 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 15

3.1 Đối tượng nghiên cứu 15

3.2 Địa điểm và thời gian nghiên cứu 15

3.2.1 Địa điểm 15

3.2.2 Thời gian tiến hành 15

3.3 Nội dung nghiên cứu 16

3.3.1 Đánh giá chất lượng nước tại ao cá Bác Hồ - trường đại học Nông Lâm Thái Nguyên 16

3.3.2 Tiến hành mô hình thí nghiệm xử lý nước bằng các bể có thả thực vật thủy sinh 16

3.3.3 Đánh giá chất lượng nước sau khi xử lý bằng thực vật thủy sinh 16

3.3.4 Đề xuất mô hình xử lý nước có hiệu quả cao 16

3.4.2 Phương pháp điều tra, khảo sát thực địa 16

3.4.3 Phương pháp lấy mẫu và phân tích mẫu 16

3.4.4 Phương pháp thí nghiệm 17

3.4.5 Phương pháp phân tích xử lý số liệu 19

3.4.6 Phương pháp so sánh 19

PHẦN 4 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN 21

4.1 Vai trò của trường Đại học Nông Lâm đối với phát tiển kinh tế xã hội và việc cung cấp nguồn lực cho vùng 21

4.2 Thực trạng ô nhiễm nước ao hồ - trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên .23

4.3 Kết quả nghiên cứu khả năng xử lý nước ô nhiễm của thực vật thủy sinh tại ao cá Bác Hồ - trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên 24

4.3.1 Sự tăng trưởng của thực vật 24

4.3.2 Diễn biến độ trong nước thải 25

4.3.3 Diễn biến về hàm lượng đạm trong nước ao 27

4.3.4 Diễn biến hàm lượng photpho tổng số trong nước ao 29

4.3.5 Diễn biến hàm lượng COD trong nước thải 32

4.3.6 Diễn biến hàm lượng BOD5 trong nước thải 34

4.4 Thuận lợi và khó khăn khi xử lý nước ô nhiễm bằng thực vật thủy sinh 36

4.5 Đề xuất giải pháp áp dụng vào thực tiễn 36

PHẦN 5 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 38

5.1 Kết luận 38

5.2 Kiến nghị 38

TÀI LIỆU THAM KHẢO 39

PHẦN 1

MỞ ĐẦU 1.1 Đặt vấn đề

Chúng ta đang sống trong một thời kì mà môi trường đang bị ô nhiễmnặng nề Đó là một trong những vấn đề bức xúc và nóng bỏng của thế giới, đặcbiệt trong tình hình hiện nay toàn thể nhân loại đang phải đối mặt với khủnghoảng kinh tế nghiêm trọng kết hợp cùng với những ảnh hưởng từ tình trạngbiến đổi khí hậu, cái giá mà chúng ta phải trả cao hơn rất nhiều Việc ô nhiễmmôi trường ảnh hưởng trực tiếp tới sự thịnh vượng và cuộc sống của các dântộc, cả hiện tại và trong tương lai xa

Trường Đại học Nông Lâm là một trường đại học đào tạo cán bộ nônglâm nghiệp đầu tiên của khu vực miền núi phía Bắc Việt Nam Từ ngày thànhlập đến nay trường đã không ngừng phát triển trưởng thành và khẳng địnhđược vị trí trọng điểm số 1 thực hiện nhiệm vụ cung cấp nguồn nhân lực nônglâm nghiệp có trình độ cao trong khu vực Với số lượng lớn sinh viên và sựphát triển của các dịch vụ ăn uống, giải trí tại nhà trường ngày càng tăng nên

đã thải ra môi trường không ít các chất thải nói chung và nước thải nói riêngtrong ký túc ngày càng lớn dẫn đến môi trường cũng ảnh hưởng nặng nề Việcquản lí về môi trường trở nên khó khăn

Ô nhiễm môi trường nước là một vẫn đề lớn mà Việt Nam đang phải đốimặt Hầu hết nước thải sinh hoạt cũng như công nghiệp không được xử lý mà thảitrực tiếp vào môi trường, gây ô nhiễm môi trường nghiêm trọng nguông nướcmặt, nước ngầm, tác động xấu đến điều kiện vệ sinh và ảnh hưởng trực tiếp đếnsức khỏe cộng đồng

Xử lý nước thải bằng các loại thực vật thủy sinh nổi trên mặt nước đã

và đang được áp dụng tại nhiều nơi trên thế giới vơi sưu điểm là rẻ tiền, dễvận hành đồng thời mức độ xử lý ô nhiễm cao Đây là công nghệ xử lý nướcthải trong điều kiện tự nhiênm than thiện với môi trường, cho phép đạt hiệusuất cao, chi phí thấp và ổn định, đồng thời làm tăng giá trị sinh học, cải tạoảnh quan môi trường, hệ sinh thái của địa phương Sinh khối thực vật, bùnphân hủy, nước thải sau xử lý còn có giá trị kinh tế Mặt khác, Việt Nam lànước nhiệt đới, khí hậu nóng ẩm, rất thích hợp cho sự phát triển của các loạithực vật thủy sinh nổi trên mặt nước

Xuất phát từ thực tế trên, được sự đồng ý của ban chủ nhiệm khoa Môitrường – trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên, dưới sự hướng dẫn củathầy giáo TS Nguyễn Chí Hiểu tôi tiến hành thực hiện nghiên cứu đề tài:

“Nghiên cứu khả năng xử lý nước ô nhiễm của thực vật thủy sinh tại ao cáBác Hồ, trường đại học Nông Lâm Thái Nguyên”

1.2 Mục đích, yêu cầu

1.2.1 Mục đích của đề tài

Nghiên cứu khả năng xử lý nước ô nhiễm của một số loài thực vật thủysinh tại ao cá Bác Hồ - trường đại học Nông Lâm Thái Nguyên và từ đó đề xuấtnên sử dụng thực vật thủy sinh để xử lý nước ô nhiễm tại khu vực nghiên cứu

1.2.2 Yêu cầu của đề tài

- Thông tin và số liệu thu thập được phải chính xác, trung thực, khách quan

- Các mẫu nghiên cứu và phan tích phải đảm bảo tính khoa học và đạidiện cho khu vực nghiên cứu

- Phải phân tích các chỉ tiêu để so sánh được khả năng xử lý nước thảicủa các loài thực vật thủy sinh khác nhau và so với không sử dụng thực vậtthủy sinh

- Các kết quả phân tích thông số môi trường phải được so sánh với tiêuchuẩn môi trường Việt Nam

- Giải pháp kiến nghị đưa ra phải thực tế và khả thi

1.3 Ý nghĩa của đề tài

1.3.1 Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học

- Áp dụng kiến thức đã học của nhà trường vào thực tế

- Nâng cao kiến thức thực tế

- Tích luỹ kinh nghiệm cho công việc sau khi ra trường

- Bổ sung tư liệu cho học tập

1.3.2 Ý nghĩa thực tiễn

- Đánh giá được hiện trạng chất lượng nước tại ao cá Bác Hồ - trườngđại học Nông Lâm Thái Nguyên

- Đánh giá được khả năng xử lý nước ô nghiễm của một số loài thực vật thủy sinh

- Tạo số liệu làm cơ sở cho công tác lập kế hoạch quy hoạch cảnh quancủa nhà trường

PHẦN 2 TỔNG QUAN TÀI LIỆU 2.1 Cơ sở khoa học của đề tài

2.1.1 Cơ sở pháp lý

- Căn cứ luật Bảo vệ môi trường 2005 được Quốc hội nước Cộng hòa

Xã hội Chủ nghĩa Việt Nam khóa XI kỳ họp thứ 8 thông qua ngày 29/11/2005

và có hiệu lực thi hành từ ngày 01/07/2006

- Luật Tài nguyên nước số 17/2012/QH13 ngày 21 tháng 6 năm 2012của Quốc hội nước Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam

- Áp dụng QCVN 08:2008/BTNMT do Ban soạn thảo quy chuẩn kỹ thuật

quốc gia về chất lượng nước biên soạn, Tổng cục Môi trường và Vụ Pháp chế

trình duyệt và được ban hành theo Quyết định số 16/2008/QĐ-BTNMT ngày 31tháng 12 năm 2008 của Bộ trưởng Bộ Tài nguyên và Môi trường

2.1.2 Cơ sở lý luận

2.1.2.1 Các khái niệm liên quan

- Môi trường bao gồm các yếu tố tự nhiên và vật chất nhân tạo baoquanh con người, có ảnh hưởng đến đời sống, sản xuất, sự tồn tại, phát triểncủa con người và sinh vật

- Nước là tài nguyên đặc biệt quan trọng, là thành phần thiết yếu của sựsống và môi trường, quyết định sự tồn tại và phát triển bền vững của đấtnước, là điều kiện để khai thác, sử dụng tài nguyên khác và là tư liệu sản xuấtkhông thể thay thế được của các ngành kinh tế.[6]

- Hiến chương Châu Âu đã định nghĩa: “Ô nhiễm nước là sự biến đổichủ yếu do con người gây ra đối với chất lượng nước làm ô nhiễm nước vàgây nguy hại cho việc sử dụng, cho công nghiệp, nông nghiệp, nuôi cá, nghỉngơi, giải trí, cho động vật nuôi cũng như các loài hoang dại.”[6]

- Theo Tiêu chuẩn Việt Nam 5980-1995 và ISO 6107/1-1980: Nhuốcthải là nước đã được thải ra sau khi đã sử dụng hoặc được tạo ra trong mộtquá trình công nghệ và không còn giá trị trực tiếp đối với quá trình đó

2.1.2.2 Tổng quan tài nguyên nước ở Việt Nam

Về nước mặt, trung bình hàng năm lãnh thổ Việt Nam nhận được1.944mm nước mưa, trong đó bốc hơi trở lại không trung 1000mm, còn lại

944mm hình thành một lượng nước mặt khoảng 310 tỷ m3 Tính bình quân,mỗi người Việt có thể hứng được một lượng nước bằng 3.870m3 mỗi năm;hoặc 10.6m3 tức 10.600 lít nước mỗi ngày Trong lúc tại các nước côngnghiệp phát triển nhất, tổng nhu cầu về nước trong một ngày bình quân theođầu người, bao gồm cả nước sinh hoạt, nước cung cấp cho nông nghiệp vàcông nghiệp cũng chỉ vào khoảng 7.400 lít/người/ngày Ở nước ta, tại các đôthị lớn, lượng nước sinh hoạt cấp cho môi người/ngày hiện nay chỉ mới vàokhoảng 100.150 lít Mục tiêu của Chính phủ Việt Nam là cung cấp cho nhândân nông thôn khoảng 140 lít/người/ngày vào năm 2020 Chỉ riêng nguồnnước ngọt từ mưa tiềm năng đã vượt khá xa yêu cầu về cấp nước.

Ngoài nguồn nước từ mưa, Việt Nam hiện còn có nguồn nước rất lớn docác con sông xuyên biên giới đem từ lãnh thổ các nước ngoài vào như sôngHồng, sông Mã, sông Mê Công Lượng nước này ước tính bằng 520 tỷ m3

Tài nguyên nước nói trên tồn tại dưới những dạng khác nhau như sông,

hồ, kênh, rạch, đầm phá, vừa lưu giữ, vận chuyển, chuyển hóa nước, vừa tạonên tài nguyên đa dạng sinh học và nguồn cảnh sắc thiên nhiên vô cùngphong phú và đa dạng

- Những nguồn gây ô nhiễm nước mặt vùng trung du và miền núi phía Bắc.

Khu vực Trung du và miền núi phía Bắc có tài nguyên khoáng sảnphong phú, do đó đã hình thành nhiều loại hình sản xuất công nghiệp, điểnhình như khai thác, chế biến khoáng sản tại các tỉnh Hà Giang, TháiNguyên, Đây được xem là thế mạnh phát triển của khu vực Bên cạnh đó,hoạt động nông nghiệp như chăn nuôi gia súc lớn, trồng cây công nghiệp diễn

ra khá phổ biến Sự phát triển của vùng kéo theo những tác động không nhỏđến môi trường nước mặt

Nước thải công nghiệp

Hoạt động công nghiệp ở vùng này chủ yếu là phát triển các khu côngnghiệp, và một số cơ sở sản xuất kinh doanh thuộc nhiều loại hình sản xuấtkhác nhau Do nước thải không được xử lý trước khi thải ra môi trường nêntrên các sông chính và song nhánh tại một số khu vực đã và đang xuất hiện

tình trạng ô nhiễm cục bộ Với thế mạnh của mình, khu vực này có nhiều khucông nghiệp, các cơ sở sản xuất kinh doanh tập trung chủ yếu vào các ngànhcông nghiệp nặng như sản xuất luyện cán thép, sản xuất giấy, sản xuất hóachất, khai khoáng Do đó, nước thải thường có hàm lượng TSS, kim loạinặng và dầu mỡ khá cao, chứa nhiều các chất hữu cơ

(BOD5, COD) Năm 2012, Ủy ban BVMT LVS Cầu phối hợp với các địaphương xác định trên LVS Cầu có 47 nguồn thải công nghiệp trọng điểm,trong đó, lớn nhất khu vực Trung du miền núi phía Bắc là Thái Nguyên với 9nguồn thải

Nước thải sinh hoạt

Cũng tương tự như đồng bằng sông Hồng, khu vực trung du và miền núiphía Bắc chịu ảnh hưởng không nhỏ của quá trình đô thị hóa Lượng nước thảisinh hoạt ở các tỉnh này tăng cao trong những năm gần đây Số dân đô thị tăngnhanh, mức độ di dân từ nông thôn ra thành thị lớn, kéo theo thải lượng nướcthải sinh hoạt ở các đô thị tăng Lượng nước thải này chủ yếu được xả thẳng ramôi trường, hệ thống xử lý nước thải hầu như chưa được đầu tư xây dựng.Nước thải nông nghiệp

Đây là vùng nông nghiệp khá phát triển, tuy nhiên, hoạt động nôngnghiệp không gây ra những tác động mạnh đến nguồn nước mặt như vùngđồng bằng sông Hồng Thải lượng nước thải từ nông nghiệp không lớn vàthành phần không chứa nhiều hóa chất bảo vệ thực vật

Nước thải y tế

Nước thải y tế của khu vực này không phải là nguồn áp lực nghiêmtrọng cho nguồn nước mặt Tại khu vực này chỉ có tỉnh Thái Nguyên là nơitập trung một số bệnh viện trọng điểm của vùng trung du và miền núi phíaBắc [12]

2.1.2.3 Các thông số nghiên cứu

Thành phần các chất ô nhiễm trong nước ao

Các thành phần ô nhiễm chính đặc trưng thường thấy ở nước thải sinhhoạt là BOD5, COD, Nitơ và Phốt pho Một yếu tố gây ô nhiễm quan trọngtrong nước thải sinh hoạt đó là các loại mầm bệnh được lây truyền bởi các vi

sinh vật có trong phân Vi sinh vật gây bệnh cho người bao gồm các nhómchính là virus, vi khuẩn, nguyên sinh bào và giun sán gây ra các bệnh lantruyền bằng đường nước như tiêu chảy, ngộ độc thức ăn, vàng da,… COD,BOD: sự khoáng hoá, ổn định chất hữu cơ tiêu thụ một lượng lớn và gây thiếuhụt oxy của nguồn tiếp nhận dẫn đến ảnh hưởng đến hệ sinh thái môi trườngnước Nếu ô nhiễm quá mức, điều kiện yếm khí có thể hình thành Trong quátrình phân huỷ yếm khí sinh ra các sản phẩm như H2S, NH3, CH4, làm chonước có mùi hôi thối và làm giảm pH của môi trường.

Ammonia, P: đây là những nguyên tố dinh dưỡng đa lượng Nếu nồng

độ trong nước quá cao dẫn đến hiện tượng phú dưỡng hoá ( sự phát triển bùngphát của các loại tảo, làm cho nồng độ oxy trong nước rất thấp vào ban đêmgây ngạt thở và diệt vong các sinh vật, trong khi đó vào ban ngày nồng độ oxyrất cao do quá trình hô hấp của tảo thải ra )

Màu của nước thải: Màu của nước thải thường có màu đen hoặc những màutối khác gây mất mĩ quan

Dầu mỡ: gây mùi, ngăn cản khuếch tán oxy trên bề mặt Nước thải sinh hoạtluôn gây ra những mùi khó chịu, nếu lâu ngày không được xử lý hoặc khôngđược thoát thì mùi càng trở nên nồng nặc hơn

Các thông số nghiên cứu

- Thông số vật lý

*Hàm lượng chất rắn lơ lửng

Các chất rắn lơ lửng trong nước ((Total) Suspended Solids – (T)SS SS) có thể có bản chất là:

Các chất vô cơ không tan ở dạng huyền phù (Phù sa, gỉ sét, bùn, hạt sét);

- Các chất hữu cơ không tan;

- Các vi sinh vật (vi khuẩn, tảo, vi nấm, động vật nguyên sinh…)

Sự có mặt của các chất rắn lơ lửng cản trở hay tiêu tốn thêm nhiều hóachất trong quá trình xử lý

*Mùi

Hợp chất gây mùi đặc trưng nhất là H2S mùi trứng thối Các hợp chấtkhác, chẳng hạn như indol, skatol, cadaverin và cercaptan được tạo thànhdưới điều kiện yếm khí có thể gây ra những mùi khó chịu hơn cả H2S

*Độ màu

Màu của nước thải là do các chất thải sinh hoạt, công nghiệp, thuốcnhuộm hoặc do các sản phẩm được tao ra từ các quá trình phân hủy các chấthữu cơ Đơn vị đo độ màu thông dụng là mgPt/L (thang đo Pt _Co)

Độ màu là một thông số thường mang tính chất cảm quan, có thể được

sử dụng để đánh giá trạng thái chung của nước thải

- Thông số hóa học

+ Độ pH: là một trong những chỉ tiêu cần kiểm tra đối với chất lượngnước cấp và nước thải giá trị pH cho phép xác định xử lý nước theo phươngpháp thích hợp hoặc điều chỉnh lượng hóa chất trong quá trinh xử lý nướcđông tụ hóa học khử trùng hoặc trong xử lý nước thải bằng phương pháp sinhhọc sự thay đổi pH trong nước có thể dẫn tới những thay đổi về thành phầncác chất trong nước do qua trình hòa tan hoặc kết tủa, hoặc thúc đẩy hay ngănchặn những phản ứng hóa học, sinh học xảy ra trong nước.[4]

+ Nhu cầu oxy hóa học COD (Chemical Oxygene Demand)

Chỉ số COD trong kiểm soát nước ô nhiễm là lượng oxy cần thiết choquá trình oxy hóa các hợp chất hữu cơ trong nước thành CO2 và H2O

COD biểu thị lượng chất hữu cơ có thể oxy hóa bằng hóa học trongthực tế COD được dùng rộng rãi để đặc trưng cho mức độ các chất hữu cơtrong nước ô nhiễm chỉ số COD có giá trị cao hơn BOD vì nó bao gồm cảlượng chất hữu cơ không thể bị oxy hóa bằng vi sinh vật.[4]

+ Nhu cầu oxy hóa (Biochemical Oxygene Demand): là lượng oxy thểhiện bằng gam hoặc miligam O2 trên một đơn vị thể tích cần cho vi sinh vậttiêu thụ để oxy hóa sinh học các chất hữu cơ ở điều kiện nhiệt độ và thời gianxác định Giá trị BOD phản ánh lượng các chất hữu cơ dễ phân hủy sinh học

có trong mẫu nước

Thông số BOD có tầm quan trọng thực tế: BOD là cơ sở để thiết kế vàvận hành trạm xử lý nước thải, BOD còn là thông số cơ bản để đánh giá mức

độ ô nhiễm của nguồn nước, giá trị BOD càng lớn nghĩa là mức độ ô nhiễmhữu cơ càng cao Giá trị của BOD phụ thuộc vào nhiệt độ và thời gian nên đểxách định BOD cần tiến hành ở điều kiện chuẩn, thường ở nhiệt độ 20oCtrong thời gian.[4]

+ Hàm lượng Nitơ trong nước

Hợp chất Nitơ trong nước tự nhiên là nguồn dinh dưỡng cho các thựcvật trong nước Nitơ có thể tồn tại ở các dạng chính sau:

Các hợp chất Nitơ hữu cơ dạng protein hay các sản phẩm phân rã

Amoniac và các muối amôn như NH4OH, NH4NO3, (NH4)2SO4…

Các hợp chất dưới dạng nitrit NO2-, nitrat NO3-…

Nitơ tự do

Khi phân tích hàm lượng nitơ trong nước ta thấy:

Nếu nước chưa hầu hết các hợp chất hữu cơ chưa Nitơ, amoniac vàNH4OH thì chứng tỏ nước bị ô nhiễm, NH3 trong nước sẽ ảnh hưởng tới cá vàcác sinh vật

Nếu nước chủ yếu hợp chất Nitơ ở dạng nitrit (NO2) là nước đã bị ô nhiễm.Nếu nước chứa chủ yếu hợp chất Nitơ dưới dạng nitrat (NO3-) chứng tỏquá trình oxy hóa đã kết thúc, tuy vậy các nitrat chỉ bền ở điều kiện hiếu khí.Trong điều kiện yếm khí chúng nhanh chóng bị khử thành nitơ tự do tách rakhỏi nước Nhưng mặt khác khi hàm lượng nitrat trong nước khá cao có thểgây độc cho người vì khi vào cơ thể trong điều kiện thích hợp, ở hệ tiêu hóachúng sẽ chuyển thành nitrit kết hợp với hồng cầu tạo thành chất không vậnchuyển O2 gây bệnh xanh thiếu máu.[4]

2.1.2.4 Phương pháp xử lý nước thải

* Xử lý bằng phương pháp cơ học:

Phương pháp xử lý cơ học sử dụng nhằm mục đích tách hạt rắn lơ lửng

mà có thể ảnh hưởng đến đường ống nguyên tắc lựa chọn phương pháp làphụ thuộc kích thước và tính chất hóa lý hạt lơ lửng, hàm lượng chất rắn lơlửng, lưu lượng chất thải và yêu cầu chất lượng nước sau xử lý

Phương pháp xử lý cơ học có thể loại bỏ đến 60% các tạp chất khônghòa tan trong nước thải sinh hoạt và giảm BOD (nhu cầu oxy hóa) đến 20%.Thông thường, xử lý cơ học chỉ là giai đoạn xử lý xơ bộ trước khi cho quátrình xử lý sinh học.

Trong phương pháp này thường ứng dụng các công trình:

- Song và lưới chắn rác: để loại bỏ rác và các tạp chất có kích thước lớnhơn 5mm thường dùng song chắn rác, cong các tạp chất nhỏ hơn 5mm thườngdùng lưới chắn rác

- Bể lắng cát được ứng dụng để loại bỏ các tạp chất vô cơ và chủ yếu làcát trong nước thải

- Bể vớt mỡ, dầu: các loại công trình này thường được ứng dụng khi xử

lý nước thải công nghiệp, nhằm loại bỏ các tạp chất nhẹ hơn nước: mỡ, dầumỏ…và tất cả các dạng chất nổi khác Đối với nước thải sinh hoạt khi hàmlượng mỡ không cao thường việc vớt mỡ khong thực hiện ngay ở bể vớt mỡ

mà thực hiện ngay trong bể lắng nhờ các thanh gạt trong bể lắng

- Bể lắng được ứng dụng để loại các tạp chát lơ lửng có tỷ trọng lớnhơn hoặc nhỏ hơn tỷ trọng của nước Các chất lơ lửng có tỷ trọng lớn hơn tỷtrọng của nước sẽ lắng xuống đáy bể, cong các chất có tỷ trọng nhỏ hơn sẽ nổitrên mặt nước

- Bể lọc được ứng dụng để loại các tạp chất lơ lửng kích thước nhỏ bébằng cách lọc chúng qua lưới lọc đặc biệt hoặc qua lớp vật liệu lọc

- Trường hợp khi mức độ làm sạch không cao lắm và các điều kiện vệsinh cho phép thì phương pháp xử lý cơ học giữ vai trò chính trong trạm xử

lý Trong các trường hợp khác, xử lý cơ học chỉ là giai đoạn làm sạch sơ bộtrước khi xử lý sinh hóa

*Xử lý bằng phương pháp hóa lý:

Thực chất của phương pháp xử lý hóa lý là đưa vào nước thải chất phảnứng nào đó để gây tác động với các tạp chất bẩn, biến đổi hóa học tạo thành chấtkhác dưới dạng cặn hoặc chất hòa tan nhưng không độc hại, không gây ô nhiễmmôi trường ví dụ phương pháp trung hòa nước thải chưa axit, bazơ, phương phápoxy hóa…

Phương pháp hóa lý có thể là giải pháp cuối cùng hoặc là giai đoạn xử

lý sơ bộ cho giai đoạn tiếp theo

Phương pháp hóa lý gồm:

+ Trung hòa nước thải+ Phương pháp kết tủa+ Phương pháp oxy hóa khử+ Phương pháp quang xúc tác+ Phương pháp hấp phụ+ Khử trùng

Phương pháp sinh học gồm:

+ Các công trình xử lý nước thải hiếu khí+ Sử dụng các ao hồ để xử lý nước thải bằng sinh vật thủy sinh+ Các hệ thống xử lý yếm khí

2.1.2.5 Những nghiên cứu về thực vật thủy sinh trong xử lý ô nhiễm

* Các loại thực vật thủy sinh chính

Để đối phó với vấn đề ô nhiễm nguồn nước, phương pháp lọc sinh học

đã được biết từ lâu, song mãi đến thế kỉ XIX mới được chú ý và được thựchiện ở một số nước lọc sinh học lần đầu tiên được áp dụng ở Mỹ năm 1983

về nguyên lý của phương pháp lọc sinh học là dựa trên quá trình hoạt độngcủa vi sinh vật ở màng lọc, oxy hóa chứa các chất bẩn hữu cơ trong nước.[5]

“ Trong đó thủy sinh thực vật đóng vai trò rất quan trọng ảnh hưởng đến khảnăng sinh học”.[8]

Thực vật thủy sinh (TVTS) là các loài thực vật sống trong môi trườngnước, bao gồm những loài cơ thể ngập hoàn toàn trong nước, hoặc những loàichỉ ngập từng phần cơ thể Do sống trong môi trường nước, có những đặcđiểm thích nghi cả về hình thái cấu tạo lẫn phương thức sống Để tăng cườngkhả năng hấp thụ oxi, tăng bề mặt tiếp xúc, lá của chũng có bản lớn hoặc chẻnhỏ thành dạng sợi, xoang khí và gian bào phát triển mạnh Lá có thể khácnhau về hình dạng và cấu tạo tùy theo vị trí tiếp xúc với nước Mô đỡ (thân,cành) kém phát triển, thường là mềm yếu Một số loài sống ở đấy, ở ven bờnhư rong, khoai nước, một số sống trôi nổi trong nước như tảo lam, tảo đỏ…TVTS có số lượng loài lớn và tăng nhanh về sinh khổi nên rất nhiều loài đượckhai thác, phục vụ cho đời sống Nhiều loài (rong câu, rong mơ…), làm cảnh(thủy tiên…), làm thức ăn cho cá, chim Nơi cư trú và đẻ trứng cho nhiều loàiđộng vật thủy sinh TVTS còn có vai trò quan trọng trong xử lý nước thải,tăng khả năng tự làm sạch thủy vực nhưng trong một số diều kiện môi trường

cự thể, một số loài có thể trở thành loài gây hại do phát triển quá dày làm tắcnghẽn kênh mương, hồ chứa

Các loại thủy sinh chính:

Thủy sinh thực vật sống chìm: loài thực vật này phát triển dưới mặt nước

và chỉ có thể phát triển được ở nguồn nước có đủ ánh sáng Chúng gây nên táchại như làm tăng độ đực của nguồn nước, ngăn cản sự khuyếch tán của ánh sángvào nước do đó các loài thủy sinh thực vật này không hiệu quả tỏng việc làmsạch các chất thải

Thủy sinh thực vật sống trôi nổi: Rễ của loài thực vật này không bám

vào đất mà lơ lửng trên mặt nước no strooi nỏi trên mặt nước theo gió và theodòng nước rễ của chúng tạo điều kiện cho vi khuẩn bám vào để phan hủy cácchất thải

Thủy sinh thực vật sống nổi: Loại thực vật này có rễ bám vào đất

nhưng thân và lá phát triển trên mặt nước Loại này thường sống ở những nơi

có chế độ thủy triều ổn định

Bảng 2.1 Một số thủy sinh thực vật tiêu biểu

Thủy sinh thực vật sống

trôi nổi

Lục bình Eichhornia crassipesBèo tấm Wolfia arrhigaBèo tai

tượng Pistia stratiotesSalvinia Salvinia sppThủy sinh thực vật sống nổi

Sậy Phragmites communisCattails Typha sppBulrush Scirpus spp

Bảng 2.2 Nhiệm vụ của thủy sinh thực vật

khí quyểnChuyển oxy từ lá xuống rễ

(Nguồn: www.yeumoitruong.com )[13]

*Một số nghiên cứu về ứng dụng biện pháp sinh học trong xử lý nước thải trên Thế giới

- Ở miền bắc Thụy Điển, bãi lọc trồng cây ngập nước được sử dụng để xử

lý bổ sung nước thải sau các trạm xử lý đô thị Nhìn chung, khử nitơ là mục đíchchính, mặc dù hiệu quả xử lý TSS và BOD cũng khá cao Nghiên cứu của J.L.Andersson, S Kallner Bastviken và K S Tonderski đã đánh giá hoạt động trong

3 – 8 năm của bốn bãi lọc trồng cây quy mô lớn (diện tích 20 – 28 ha)

- Ở Na Uy, bãi lọc trồng cây dòng chảy ngầm đã được xây dựng để xử lýnước thải sinh hoạt vào năm 1991 Ngày nay, ở những vùng nông thôn ở Na

Uy, phương pháp này trở nên rất phổ biến để xử lý nước thải sinh hoạt, nhờcác bãi lọc vận hành với hiệu suất cao thậm chí cả vào mùa đông và với chiphí thấp

- Tại Đan Mạch, hướng dẫn chính thức mới về xử lý nước thải tại chỗnước thải sinh hoạt gần đây đã được Bộ Môi Trường Đan Mạch công bố, ápdụng bắt buộc đối với các nhà riêng ở nông thôn Trong hướng dẫn này người

ta đã đưa vào hệ thống bãi lọc ngầm trồng cây dòng chảy thẳng đứng, chophép đạt hiệu suất khử BOD tới 95% và nitrat hoá đạt 90% Hệ thống này cóthể bao gồm cả quá trình kết tủa hoá học để tách phốtpho bằng PAC trong bểphản ứng lắng, cho phép loại bỏ 90% Photpho

- Ở Đức, một chương trình nghiên cứu về mặt vi sinh vật – sự tồn tại vàchết của các mầm bệnh trong nước thải được thực hiện bởi nhóm nghiên cứuHagendorf Ulrich, Diehl Klaus và nnk trong nhiều năm, trên các mẫu nước lấy

từ ba bãi lọc trồng cây xử lý nước thải đã qua xử lý sơ bộ ( bể tự hoại nhiềungăn, hồ) và từ nước thải sinh hoạt đã qua xử lý sơ bộ [2]

*Các kết quả nghiên cứu về xử lý ô nhiễm của thực vật thủy sinh trong nước

Hiện nay việc xử lý nước thải đang là một vẫn đề cấp bách Lượngnước thải sinh hoạt và công nghiệp ngày càng tăng gấp bội, mà để xử lý saocho hiệu quả cao với chi phí thấp lại không đơn giản Vì vậy việc sử dụng cácloại thực vật thủy sinh trong xử lý nước thải đã mang lại hiệu quả xử lý cao,giá thành thấp và là biện pháp sinh học thân thiện với môi trường đã có nhiềunghiên cứu của các nhà khoa học trong việc sử dụng thực vật thủy sinh trong

xử lý nước thải như:

Viện Công nghệ môi trường (Viện Khoa học công nghệ Việt Nam) đãquyết dịnh ứng dụng thực vật thủy sinh trong việc xử lý ô nhiễm nước hồ

theo GS-TS Đặng Đình Kim, Phó Viên trưởng Viện Khoa học công nghệ chobiết, thực vật thủy sinh có thể giúp loại bỏ các chất hữu cơ, chất rắn lơ lửng,Nitơ, Photpho và kim loại trong hồ chính vì vậy việc sử dụng thực vật thủysinh để xử lý ô nhiễm nước hồ rất tiện lợi, bởi đây không chỉ là biện pháp sinhhọc thân thiện với môi trường, giá thành xử lý thấp hơn so cới các phươngpháp khác, mà còn có thể tận dụng thực vật thủy sinh làm thức ăn chăn nuôihoặc sản xuất phân bón Tại thời điểm này ý tưởng sử dụng thực vật thủy sinh

xử lý ô nhiễm nước hồ đã được Công ty Đầu tư khai thác Hồ Tây xây dựng

dự án áp dụng cho Hồ Tây Theo đó dự án này với số tiền đầu tư trên 5 tỷđồng sẽ được trồng ở ven hồ các loại sen, súng, rong đuôi chó vừa có tácdụng sử lý ô nhiễm lại khai thác giá trị kinh tế của các loài thực vật thủy sinh

Viện Công nghệ sinh học và Viện Hóa học đã phối hợp nghiên cứuthành công quy trình xử lý nước thải chứ kim loại nặng bằng cả hai phươngpháp hóa học lẫn sinh học quy trình này sử dụng các chất có nguồn gốc sinhhọc để làm chất hấp thụ và một số thực vật thủy sinh để xử lý công đoạn cuốicùng Từ đó không gây ảnh hưởng đến môi trường mà ngược lại môi trườngsạch hơn nhờ thực vật Nước sau khi xử lý đạt tiêu chuẩn B của TCVN 5945-

1995 Cũng qua thử nghiệm cho thấy hàm lượng các kim loại nặng giảm81,4% đến 98,7% tùy theo kim loại, trong đó có một số kim loại có thể khửđược triệt để hoàn toàn

“Dùng hệ thực vật - chủ yếu là cây ngổ dại làm giảm thiểu ô nhiễmnguồn nước ở thôn La Dương” của Triệu Tiến Chuẩn [12]

PHẦN 3 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 3.1 Đối tượng nghiên cứu

Khả năng xử lý nước thải của cây rau muống, rau ngổ

Rau muống (tên khoa học Ipomoea aquatica) là một loài thực vật nhiệt

đới bán thủy sinh thuộc họ Bìm bìm(Colvolvulaceae), là một loại rau ăn lá.Phân bố tự nhiên chính xác của loài này hiện chưa rõ do được trồng phổ biếnkhắp các cùng nhiệt đới và cận nhiệt đới trên thế giới Tại Việt Nam raumuống là một loại rau rất phổ thông, và các món ăn từ rau muống rất được ưachuộng Rau muống có 92% nước, 3,2% protit, 2,5% gluxit, 1% xemluloza.Hàm lượng muối khoáng cao: Canxi, photphi, sắt, Vitamin có caroten,VitaminC, Vitamin B1, Vitamin PP, Vitamin B2

Rau ngổ (tên khoa học Limnophila aromatica) là loại thực vật bán thủy

sinh thuộc loại hoa mõm sói (Scrophulariaceae), là cây cỏ, mọc bò, thân rỗnggiòn, dài 20-30cm, có nhiều lông, mùi rất thơm, lá nhẫn, phần lá gần thân nhỏlại, mép hơi có răng cưa thưa, hoa mọc đơn độc ở nách lá Người miền Namgọi rau muống là rau mò om, người miền Trung thì gọi là rau ngổ diếc Raungổ thường dùng như các rau gia vị, ăn sống hoặc chế biến thành những món

ăn Rau ngổ có 93% nước, 2,1% protit, 1,2% gluxit, 2,1% xemluloza,0,29%Vitamin B, và một số ít Vitamin C Theo đông y rau ngổ có tác dụngkháng viêm, lợi tiểu, giải độc do ngộ độc thức ăn, làm giãn cơ ruột, giãnmạch, điều trị ngoài da.[10]

3.2 Địa điểm và thời gian nghiên cứu

3.2.1 Địa điểm

Với khả năng và thời gian có hạn đề tài chỉ nghiên cứu khả năng xử lýnước ô nhiễm của thực vật thủy sinh tại ao cá Bác Hồ - trường đại học NôngLâm Thái Nguyên

3.2.2 Thời gian tiến hành

Từ tháng 1/2014 đén tháng 5/2014

3.3 Nội dung nghiên cứu

3.3.1 Đánh giá chất lượng nước tại ao cá Bác Hồ - trường đại học Nông Lâm Thái Nguyên

3.3.2 Tiến hành mô hình thí nghiệm xử lý nước bằng các bể có thả thực vật thủy sinh

3.3.3 Đánh giá chất lượng nước sau khi xử lý bằng thực vật thủy sinh 3.3.4 Đề xuất mô hình xử lý nước có hiệu quả cao

3.4 Phương pháp nghiên cứu

3.4.1 Phương pháp kế thừa

Tham khảo các tài liệu, các đề tài đã được tiến hành có liên quan đến khunghiên cứu và liên quan đến các vấn đề nghiên cứu

- Phương pháp điều tra, thu thập tài liệu, số liệu thứ cấp:

+ Thu thập, sử dụng tài liệu thứ cấp về điều kiện tự nhiên, kinh

tế, xã hội, tài nguyên… Bằng cách điều tra các số liệu ở các văn bản, tạp chí,internet…

- Phương pháp tổng hợp và phân tích các tài liệu, số liệu thứ cấp:

+ Sau khi thu thập các tài liệu, số liệu thứ cấp cần chọn lọc ra các

số liệu cần thiết để đưa vào đề tài Vì các số liệu, tài liệu thu thập được từ rấtnhiều nguồn khác nhau về độ phân tích và độ chính xác

3.4.2 Phương pháp điều tra, khảo sát thực địa

Trong quá trình nghiên cứu đề tài, tiến hành khảo sát và ghi lại các hìnhảnh tại khu vực ô nhiễm

3.4.3 Phương pháp lấy mẫu và phân tích mẫu

* Chỉ tiêu theo dõi

Đề tài theo dõi các chỉ tiêu sau: BOD5, COD, Nitơ tổng, Photpho tổng, TSS

* Phương pháp lấy mẫu:

- Dụng cụ lấy mẫu: Dùng chai đựng mẫu bằng nhựa có nút đậy, được rửasạch và tráng bằng nước cất

- Phương pháp lấy mẫu: Theo TCVN 5995-1995

* Phương pháp phân tích mẫu:

+ Phân tích BOD5: TCVN 6001-1995 (ISO 5815-1989)

+ Phân tích COD: TCVN 6491: 1999

+ Xác định nitrat :TCVN 6180-1996 (ISO 7890-3-1988)

+ Phân tích Phosphat: TCVN 6202: 2008

+ Xác định hàm lượng TSS: TCVN 6053–1995 (ISO 9696-1992) + Xác định pH : TCVN 6492-1999 (ISO 10523-1994)

Các thông số môi trường được phân tích tại phòng thí nghiệm Khoa Môitrường – Đại học Nông lâm Thái Nguyên

3.4.4 Phương pháp thí nghiệm

Thí nghiệm thiết kế theo kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên

Một thí nghiệm được thiết kế theo kiểu hoàn toàn ngẫu nhiên khi cáccông thức (loại cây thủy sinh trồng trong thí nghiệm) được chỉ định một cáchhoàn toàn ngẫu nhiên vào các ô thí nghiệm sao cho mỗi ô thí nghiệm đều có

cơ hội như nhau để nhận được bất kỳ một công thức nào Theo kiểu sắp xếpnày thì bất kỳ sự khác nhau nào( ngoài nhân tố thí nghiệm) giữa các ô thínghiệm đều đều được coi là sai số thí nghiệm kiểu sắp xếp này chỉ phù hợpkhi các ô thí nghiệm hoàn toàn đồng nhất trong thí nghiệm này, nhóm tạo các

ô thí nghiệm là các thùng xốp có cùng kích thước dài x rộng x cao =45x35x30 (cm), đổ cùng một lượng nước ao Các ô thí nghiệm được đặt trongmôi trường đồng nhất [9]

 r: số lần nhắc lại của mỗi loại cây trồng (công thức)

 t: số loại cây thực vật thủy sinh được trồng trong thí nghiệm chomỗi lần nhắc lại

Trong thí nghiệm này tôi chọn 2 loại thực vật thủy sinh và mỗi loạiđược nhắc lại 3 lần, và 1 công thức lắng tự nhiên nhắc lại 3 lần