- Theo dõi sự thay đổi cấu trúc, thành phần của tảo xử lý nước thải: * Đánh giá xếp loại nước thải sau quá trình dùng tảo xử lý: Dựa vào các chỉ số thủy lý - thủy hóa, tổng số loài sinh
Trang 1B Ộ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
Đặng Thủy Nguyên
HŨ - BẾN NGHÉ TRÊN NỀN NƯỚC NGỌT VÀ NƯỚC LỢ
Trang 3LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi Các số liệu, các kết
quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ công trình nào khác
ĐẶNG THỦY NGUYÊN
Trang 4
L ỜI CÁM ƠN
Tôi xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến thầy hướng dẫn:
TS Nguyễn Văn Tuyên Thầy đã chỉ bảo và hướng dẫn hết sức tận tình giúp tôi hoàn thành luận văn
Tôi xin gửi lời cám ơn chân thành đến:
• Các th ầy cô đã giảng dạy tôi trong những năm học qua
• Ban ch ủ nhiệm khoa Sinh - Trường Đại học Sư Phạm TP.HCM
• Phòng Khoa h ọc Công nghệ - Sau Đại học - Trường Đại học Sư Phạm
TP.HCM
• Các th ầy, cô khoa sinh - Trường Đại học Sư Phạm TP.HCM
• Trung tâm ch ất lượng nước và môi trường - Viện khảo sát, quy hoạch
th ủy lợi Nam bộ
• Phòng ki ểm nghiệm hoá lý, vi sinh - Viện Pasteur TP.HCM
Trang 73.4.1.S ự biến động DO theo mỗi ngày nuôi cấy trên các nguồn giông và nồng
độ nưđc thải khác nhau:5T 48
Trang 83.4.2.S ự biến động pH,Ec theo mỗi ngày nuôi cấy trên các nguồn giống và
n ồng độ nước thải khác nhau:5T 55
Trang 103.7.5.Độ đa dạng loài tảo tham gia xử lý trên nền nước S‰= 2, S‰= 4 ở các
n ồng độ nước thải khác nhau so với nền nước S‰= 0:5T 92
Trang 111 DO ( Dissolved oxygen): Hàm lượng oxy hoà tan
2 BOD (Bichemical oxygen demand ): Nhu cầu oxy hoá
3 COD (Chemical oxygen demand ): Nhu cầu oxy hoa học
4 ER c R(Electric conductivity): Độ dẫn
5 ER h R (Oxydation redutíon potentical): Tổng hiệu điện thế oxy hoá khử
6 pH: (Acidity)
7 TSS ( Suspended rolid): Chất rắn lơ lửng
8 TDS (Total dissolved solid): Tổng chất rắn hoa tan
Trang 12M Ở ĐẦU
Hệ thống kênh rạch Việt Nam nói chung và ở Thành phố Hồ chí Minh nói riêng đóng vai trò quan trọng đối với nền kinh tế, xã hội của đất nước Kênh rạch vừa là đường giao thông vừa là cảnh quan đô thị, là nhân tố có giá trị trong việc điều hoà khí
hậu, cải thiện môi sinh, là nơi thoát nước mưa nước thải cho thành phố
Hiện nay, hầu hết các kênh rạch ở thành phố Hồ Chí Minh đều bị ô nhiễm nghiêm trọng Trong đó nổi bật có kênh Tàu Hũ - Bến Nghé, sự ô nhiễm đang ở mức báo động Kênh này là đường giao thông huyết mạch và chiến lược để vận chuyển trao đổi hàng hoá giữa thành phố với các tỉnh đồng bằng sông Cửu Long Đây là nơi lưu trú, hoạt động của phố chợ, cơ sở sản xuất, của những ghe thuyền buôn bán trên sông
của các khu dân cư với nhiều nhà xây dựng trái phép và tạm bợ Trong sinh hoạt hằng ngày, họ đã thải mọi loại rác xuống kênh Đây cũng là nơi tiếp nhận nguồn nước thải
từ các cơ sở sản xuất công nghiệp chưa qua xử lý Vì những nguyên nhân trên đã làm cho nước ở kênh Tàu hũ - Bến nghé có màu đen, hôi thối do rác đọng lâu năm Sự ô nhiễm đến mức tại kênh này khó có sinh vật hữu ích nào sống nổi do độc tố trong nước quá cao Ngoài ra các bệnh lây lan cho người từ môi trường nước cũng là điều đáng lo ngại hiện nay
Để giải quyết tình trạng trên, thì việc đánh giá hiện tượng ô nhiễm và nghiên cứu tìm ra biện pháp tối ưu để xử lý nước thải ở các kênh rạch thành phố nói chung và ở kênh Tàu Hũ - Bến nghé nói riêng là rất cần thiết
Ngày nay, công nghệ xử lý nước thải rất phát triển, có thể chọn nhiều phương pháp hiện đại khác nhau để xử lý nước thải, trong đó phương pháp dùng hồ sinh học
với sự tham gia trực tiếp của tảo để xử lý nước thải là biện pháp tối ưu hơn cả, vì chi phí thấp mà kết quả lại cao, không để lại độc tố cho môi trường Ngoài ra, tại TP.HCM đã có sẩn một số công trình nghiên cứu về tảo và khả năng xử lý nước thải
của tảo Bên cạnh đó, nước ta là một trong những nước có độ đa dạng sinh học rất cao,
có thể sử dụng nguồn tiềm năng sinh học dồi dào này, đặc biệt là tảo để xử lý nước
thải Và điểm đáng chú ý nữa là nước tại các kênh rạch TP.HCM không chỉ là nước
Trang 13ngọt mà còn chịu ảnh hưởng của biển nên có cả nước lợ
Vì những lý do trên, tôi chọn đề tài nghiên cứu: " Dùng tảo để xử lý nước thải kênh Tàu Hũ - Bến Nghé thành phố Hồ Chí Minh trên nền nước ngọt và nước lợ" Với mong muốn xoa đi hình ảnh " Kênh nước đen" trong mắt người dân thành phố
2.Mục đích nghiên cứu:
Nghiên cứu điều chỉnh hệ sinh thái để chuyển nó về trạng thái tối ưu Tức là xử
lý nước thải ở kênh Tàu Hũ - Bến Nghé để có thể đạt tiêu chuẩn TCVN về nước loại
B bao gồm các mục đích cụ thể sau:
—Phân tích đánh giá chất lượng nước ở kênh Tàu Hũ - Bến Nghé, xếp loại mức
độ ô nhiễm của kênh này
—Điều tra cơ bản về sự đa dạng sinh học đặc biệt là tảo ở các thúy vực của thành phố Hồ Chí Minh để chọn ra nhóm tảo tham gia xử lý nước thải
—Nghiên cứu xem xử lý nước thải ở kênh Tàu Hũ - Bến Nghé trên nền nước nào ( nước ngọt hay nước lợ ) thì tốt hơn
—Tiến hành xử lý nước thải ở kênh Tàu Hũ - Bến Nghé
* Đánh giá mức đô ỏ nhiễm nước ở kênh Tàu Hũ - Bến Nghé:
Dựa vào các chỉ số thúy lý, thúy hóa và sinh học để xếp loại mức độ ô nhiễm nước tại kênh này Cụ thể là theo dõi các chỉ số như: Nhiệt độ, PH, ER c R, ER h R, COD, BODR 5 R,TSS, Tổng Photpho, Đạm ammoni, DO, màu mùi, hàm lượng kim loại nặng và theo dõi các sinh vật chỉ thị, xét sự đa dạng về loài và quần xã sinh vật Ngoài ra, còn
dựa vào sự có mặt của vi khuẩn gây bệnh cho người và động vật để đánh giá mức độ ô nhiễm nước
* Xác đinh thể loại hóa học cơ bản của nước kênh Tàu Hũ - Bến Nghé:
Phân tích các chỉ tiêu K, Na, Ca, Mg, Cl, HCOR 3 R , COR 3 R, SOR 4 Rđể vẽ sơ đồ thủy hóa R.Maucha và xác định thể loại hóa học cơ bản của nước kênh
Trang 14Xác định số loài tảo ở các thủy vực TP.HCM có đủ để xử lý nước thải hay không
và trên cơ sở đó chọn giống tảo để xử lý nước thải
* Các thí nghiêm :
- Chọn nồng độ nước thải tốt nhất từ các nồng độ 10%, 30%, 50%, 70%, 100%
để tiến hành dùng tảo xử lý nước thải
- Chọn nền nước pha loãng nước thải: nước ngọt và nước lợ chọn ra nền nước để
tảo xử lý nước thải tốt nhất
- Chọn nguồn giống tảo tốt nhất để xử lý nước thải
- Chọn lượng giống tảo cấy vào xử lý nước thải
* Dùng tảo xử lý nước thải kênh Tàu Hù - Bến nghé:
- Theo dõi sự biến thiên các chỉ số thủy lý - thủy hóa như: Nhiệt độ, PH, ER c R, S‰, COD, BODR 5 R, DO, màu, mùi theo dõi hàng ngày trong suốt quá trình nuôi cấy
- Xử lý tiêu độc: Xử lý các kim loại nặng như Pb, Hg,Cd, As Các sản phẩm trung gian của quá trình chuyển hóa chất hữu cơ như HR 2 RS, CHR 4 R, Amoni, các mercaptan gây thối
- Xử lý tiêu khuẩn: Các vi khuẩn gây bệnh cho người đặc biệt là vi khuẩn gây
bệnh đường ruột E.coli xử lý tiêu khuẩn được thực hiện trong suốt quá trình xử lý nước thải Bằng cách nuôi tảo đặc biệt là nhóm Nguyên Cầu tảo để chúng sinh các kháng sinh diệt khuẩn và kiềm hóa môi trường thông qua quá trình quang hợp của tảo
để diệt khuẩn
- Giải quyết nguồn oxy cho thủy vực: Nhờ quá trình quang hợp của tảo tạo ra
- Tạo sức sản xuất nguyên sinh cho thủy vực: Nhóm được dùng để nuôi cấy là Nguyên cầu tảo và tảo silic Nhóm tảo này có hàm lượng dinh dưỡng cao, Protein cao, lượng đạm cũng cao, nhiều vitamin, nó dễ thúy phân, đễ đồng hóa Có thể dùng tảo này để nuôi gia súc gia cầm vì nó có kích thước nhỏ, dễ ăn, hàm lượng dinh dưỡng cao lại không chứa độc, chúng sinh sản nhanh và có khả năng kháng sinh Bên cạnh
đó nhóm tảo này còn tiết ra các chất ký sinh, các vitamin và đặc biệt thông qua quang
hợp thải ra oxy cung cấp cho hoạt động của các vi khuẩn hiếu khí tham gia phân giải
Trang 15các chất hữu cơ làm sạch nước thải
- Theo dõi hình thái các sinh vật tham gia xử lý nước thải: Phân loại sinh vật tham giá xử lý nước thải đặc biệt là tảo, xem chúng có biến đổi hình thái không
- Theo dõi sự thay đổi cấu trúc, thành phần của tảo xử lý nước thải:
* Đánh giá xếp loại nước thải sau quá trình dùng tảo xử lý:
Dựa vào các chỉ số thủy lý - thủy hóa, tổng số loài sinh vật tham gia xử lý đặc
biệt là các loài chỉ thị sự có mặt của vi khuẩn gây bệnh cho người và động vật để đánh giá xếp loại nước thải sau khi xử lý có thể thải ra được môi trường tự nhiên không
* So sánh quá trình dùng tảo xử lý nước thải theo không gian và thời gian:
- Theo không gian: So sánh quá trình dùng tảo xử lý nước thải giữa các địa điểm
lấy nước thải khác nhau
- Theo thời gian: Giữa mùa mưa và mùa khô thì quá trình xử lý nước thải của tảo
ỏ mùa nào tốt hơn
4.Đối tượng nghiên cứu
*UKênh Tàu Hũ-Bến NghéU:
Hệ thống kênh này nhận nước thải từ Tân Hoá - Lò gốm và nước thải từ các
quận 1, 4, 5, 6 và 8 Kênh chính dài 12.200m, phụ lưu kênh này dài 3.950m Chiều
rộng 50 – l00m và trung bình có độ sâu từ 3 - 5m [28] Lưu lượng nước thải của kênh này là 9.584mP
3
P
/ ngày đêm [42] Có trên 1000 người sinh sống buôn bán trên ghe thuyền tại Hiện nay, ước tính số lượng rác do họ đổ xuống kênh là 15 - 20 tấn rác/ ngày [51] Kênh Tàu Hũ - Bến Nghé ngoài việc nhận nước thải sinh hoạt của những
hộ dân sống trên ghe thuyền, những ngôi nhà mọc tạm bợ trái phép trên mặt kênh mà còn phải tiếp nhận luôn nước thải của những cơ sở sản xuất nấu đúc kim loại, xi mạ ở các quận 1, 6, 8 và nước thải của nhiều nhà máy xí nghiệp khác không qua xử lý, thải
trực tiếp vào kênh
* Thực vật:
Trang 16của tảo trong các thúy vực ở TP.HCM và ở kênh Tàu Hũ - Bến Nghé trước và sau khi
xử lý nước thải Từ đó chọn ra nhóm tốt nhất để tham gia xử lý nước thải
* UĐộng vậtU:
Chủ yếu là các nguyên sinh động vật như trùng bánh xe ( Rotatoria ), râu ngành ( Cladocera ), chân chèo ( Copepoda ) Chúng là những sinh vật chỉ thị tốt cho việc đánh giá chất lượng nước
* UVi sinh vậtU:
Theo dõi sự có mặt của các vi khuẩn gây bệnh, chủ yếu là vi khuẩn gây bệnh đường ruột E.coli
Những nghiên cứu này mang tính chất ứng dụng vì khi xử lý nước thải bằng biện pháp này, đề tài không thể nghiên cứu toàn bộ các sinh vật tham gia xử lý nước thải như động vật, vi khuẩn, nấm mà chỉ nghiên cứu tảo, chọn nhóm tảo thích hợp cùng
với một số các sinh vật khác tham gia xử lý nước thải nhưng vẫn có thể đánh giá hệ sinh thái và điều chỉnh nó về trạng thái tối ưu, đạt với tiêu chuẩn TCVN về nước loại
B Vì theo nguyên lý của hệ sinh thái là để cho hệ sinh thái tốt thì tất cả các hợp phần
của hệ sinh thái phải tốt và chỉ cần một hợp phần không tốt thì cả hệ sinh thái sẽ không tốt
• Đánh giá hiện trạng và xếp loại mức độ ô nhiễm của kênh Tàu Hũ -Bến Nghé TP HCM
• Điều tra độ đa dạng về loài tảo ở các thủy vực của TP.HCM
• Đánh giá vai trò và hiệu quả xử lý của tảo trong việc làm sạch nước
• Chọn ra nồng độ nước thải tốt nhất để tảo xử lý
• Đề xuất việc lựa chọn các nhóm tảo tham gia xử lý nước thải thành phố
Trang 17
Chương 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU
Đất nền của TP.HCM được tạo thành từ các loại đất sau: Đất ở Hóc Môn, Củ Chi, Gò Vấp và Tân Bình đa phần là đất xám trên phù xa cổ Đất nhiều cát thấm, thoát nước nhanh, khoáng hoa mạnh nhưng ở tầng sâu 3-4m thường bị đá ong hoa hoặc gặp
lớp đất giàu sắt của phèn; đất ở Cần Giờ, Bình Chánh, Nhà Bè là vùng đất mặn hoặc nhiễm mặn, phèn tiềm tàng hoặc phèn hoạt động Khác với đất ỏ vùng Củ Chi, Hóc Môn, Tân Bình đất ở đây chưa có nền ổn định Khu vực phía nam thành phố ( Bình Chánh ) phần nhiều là đất phèn, đất chua ăn mòn hoá học mạnh còn đất ở nội thành
phần lớn là đất phù xa cổ trừ quận 5, 8, một phần quận Bình Thạnh là đất phèn tiềm tàng.[29]
1.1.1.3.Khí h ậu- nhiệt độ:
Thành phố Hồ Chí Minh có khí hậu nhiệt đới và chịu ảnh hưởng của gió mùa Khí hậu hai mùa rõ rệt, mùa mưa từ tháng 5 đến tháng 11, lượng mưa bình quân năm 1.979 mm Mùa khô từ tháng 12 đến tháng 4 năm sau Nhiệt độ trung bình năm 27,55 °c
Trang 181.1.1.4.Th ủy văn - hệ thống thoát nước và các dòng sông:
) Sông, kênh, rạch TP.HCM rất đa dạng[62]
Thành phố Hồ Chí Minh có ba con sông lớn chảy qua: Sông Sài Gòn, Sông Đồng Nai, Sông Vàm Cỏ Đông [29]
Hệ thống kênh rạch thành phố dày đặc, gồm các kênh chính sau:
• Kênh Nhiêu Lộc Thị Nghè: vùng này chiếm khoảng 3000 ha kênh này thoát nước cho quận 1, 3, 10, Tân Bình, Gò Vấp, Phú Nhuận, Bình Thạnh với chiều dài kênh chính: 9.470m, phụ lưu dài 8.7lòm, có độ sâu 4 - 5m
• Tàu Hũ - Bến Nghé: nhận nước thải từ Tân Hóa - Lò Gốm và của các quận 1,
4, 5, 6, 8 Kênh chính dài 12.00m, phụ lưu dài 3.950m, rộng 50-100m trung bình sâu 3
• Hiện nay hầu hết các kênh đều bị thu nhỏ về độ sâu lẫn chiều dài do nhà cửa
lấn chiếm bất hợp pháp, rác thải, cặn bã tích tụ từ nước thải mà không có sự bảo quản thường xuyên
Trang 191.1.1.5.Tình hình c ấp nước và thoát nước ở thanh phố Hồ Chí Minh:
nhờ việc hoàn thành các công trình sau:
• Nhà máy nước Thủ Đức
• Nhà máy nước Sông Sài Gòn
• Nhà máy nước Bình An [29]
/ngày nước thải sinh hoạt, trong đó chỉ có 46% được xử lý qua bể tự
hoại [8] Bên cạnh hệ thống cống còn có một mạng lưới kênh, rạch với chiều dài 57,19km và các chi lưu có tổng chiều dài 32,316km[18]
Hầu hết hệ thống thoát nước hiện nay đã bị xuống cấp nghiêm trọng
Hệ thống cống thì quá cũ không được trùng tu còn các kênh rạch thì bị lấn chiếm, bồi đắp, bị ô nhiễm nghiêm trọng nhưng sự phát triển đô thị thì lại quá nhanh, nên thường xuyên bị ngập lụt vào mùa mưa
Hầu hết hệ thống cống hiện nay được sử dụng để thoát nước bẩn và nước mưa, bao gồm mạng lưới nước ngầm và mương hở để thu gom và thải bỏ ra kênh rạch cuối
Trang 20Mạng lưới thu gom nước mưa chính cho thành phố Hồ Chí Minh gồm 92 kênh
rạch và 530 cống ngầm.[29]
*ULưu lượng nước thảiU:
Thành phố Hồ Chí Minh có lưu lượng nước thải là 461.291mP
3
P
/ngày đêm (Nguyễn Thị Lan, 1996 ) Trong đó 91% là nước thải sinh hoạt và dịch vụ ( 416.423mP
/ngày đêm ) của
680 nhà máy và 22.562 cơ sở sản xuất nhỏ ở thành phố vào năm 1997 và gần như tất
cả đều không qua xử lý
1.1.1.6.Dân cư - Diện tích thành phố Hồ Chí Minh:
1.1.2.Điều kiện tự nhiên-xã hội lưu vực kênh Tàu Hũ-Bến Nghé:
Kênh Tàu Hũ - Bến nghé chảy qua 5 quận: Quận 1, 4, 5, 6, 8 Hệ thống nay còn
nhận nước thải từ kênh Tân Hoa - Lò Gốm và các quận mà nó đi qua Kênh này dài 12.200m Chi lưu dài 3.950m, rộng 50-100m và trung bình có độ sâu 3-5m [17] Lưu lượng nước thải là 69.584mP
vừa có đợt kiểm tra và phát hiện 34 điểm lột vỏ dừa đang xả rác xuống kênh Tàu Hũ -
Bến Nghé, Đôi Tẻ trong đó có 15 điểm vi phạm Họ bóc vỏ dừa ngay trên thuyền, rác dừa vứt lung tung, chất thành đống, nửa dưới nửa trên, lúc triều xuống thì rác nằm trên mặt đất, lúc triều lên thì rác trôi xuống kênh, một phần chìm xuống nước Ước tính một năm có khoảng 15-20 tấn rác đủ lại đổ xuống kênh Công trình đô thị quận 8
đã dùng tàu gỗ và thiết bị vớt rác trên kênh nhưng không xuể
Trang 21Thêm vào đó kênh này còn tiếp nhận nguồn nước thải mà phần lớn không qua xử
lý từ các cơ sở sản xuất công nghiệp, đặc biệt là các cơ sở nấu đúc kim loại, xi mạ ở các quận 1, 8, 6, 11 đổ vào kênh Lò Gốm đến kênh Tàu Hũ - Bến Nghé đã làm ô nhiễm kênh này nghiêm trọng, nước có màu đen, bốc mùi hôi thối ảnh hưởng nặng nề đến đời sống và sức khỏe của người dân ở đây và gây mất thẩm mỹ cho cảnh quan đô
thị[28]
1.2.1 Ô nhi ễm nước trên thế giới:
Nước là nguồn tài nguyên vô cùng quý giá, nó gắn liền với sự phát sinh phát triển của sinh vật đặc biệt là xã hội loài người Không có nước thì không có sự sống Nước tham gia vào hầu hết các quá trình sản xuất công nghiệp, nông nghiệp, giao thông đường thủy và sinh hoạt của con người Nước bao bọc 3/4 bề mặt trái đất với
thể tích khoảng 1,5 tỉ kmP
3
P
[l]
Nước có vai trò lớn trong đời sống nhân loại: 2/3 thành phần cơ thể được cấu tạo
từ nước Nước tham gia vào mọi phản ứng sinh hoa và các quá trình trao đổi chất tế bào Sự sống con người bị đe dọa nếu mất 15% lượng nước Con người sử dụng nước
một cách trực tiếp và gián tiếp để ăn uống, tắm giặt, để sản xuất công nghiệp, nông nghiệp Tuy nước có tầm quan trọng như vậy nhưng hiện nay trên thế giới người ta
sử dụng bừa bãi đồng thời thải các chất bẩn từ nhiều nguồn khác nhau vào nước làm nước bị ô nhiễm nghiêm trọng[45]
"Nước gọi là ô nhiễm khi thành phần, nồng độ và mật độ các chất trong đó bị
biến đổi và trở thành không thích hợp trong sử dụng Sự biến đổi này bao gồm các
chất lý, hoa, sinh với sự tồn tại các sinh vật Nói cách khác là nước mà số lượng, tính
chất, các thành phần lý, hoá, sinh đều đã vượt nồng độ cho phép"
Từ năm 1917, chương trình môi trường của liên hiệp quốc( UNEP - United Nation Envirnment Program Orgnization) và tổ chức y tế thế giới (WTO - World Meterological organization) đã thành lập hệ thống quan trắc môi trường toàn
cầu( GEMS - Global Enviroment Monitoring Systems ) Ngày nay, GEMS đã có 350
Trang 22gia Khoảng 50 tham số về chất lượng nước quan trắc Các thông số cơ bản gồm: Vi khuẩn Coliíorm, BOD, Nitrat và phospho, TSS, Các chất hữu cơ vi lượng, PH, Độ
mặn.Từ các trạm quan trắc đã cho các thông tin đáng tin cậy về sự ô nhiễm nguồn nước trên thế giới như sau:
1.2.1.1 Ô nhi ễm do chất hữu cơ:
Chất hữu cơ là tác nhân ô nhiễm phổ biến nhất trong các sông hồ Chúng có
nồng độ cao trong nước thải sinh hoạt và nước thải một số nghành công nghiệp( chế
biến thực phẩm, thuộc da, dệt, nhuộm )
Ô nhiễm hữu cơ được đánh giá qua các chỉ số cân bằng oxy COD, BOD, DO
Thế giới có khoảng 10% con sông bị ô nhiễm hữu cơ rõ rệt( BOD > 6,5mg/l hoặc COD > 44mg/l); 5% số sông có DO thấp ( DO < 55% bão hoa ); có 50% số sông bị ô nhiễm hữu cơ nhẹ (BOD khoảng 3mg/l, COD khoảng 18mg/l)
Gần đây, các nước phát triển có mức độ ô nhiễm hữu cơ trong sông hồ giảm rõ
rệt Tại Thụy Điển tổng BOD từ công nghiệp đưa vào sông là 600.000tấn/năm 1950, tăng lên 700.000tấn/năm 1960 nhưng đến năm 1980 thì chỉ còn 300.000tấn
Các quốc gia đang phát triển, nhờ sự quan tâm xử lý ô nhiễm nên BOD đưa vào nước giảm dần Tại Malaysia tải trọng BOD từ công nghiệp chế biến dần được xử lý 76% vào năm 1978; 96% vào năm 1980; 99% vào năm 1982
Bên cạnh đó cũng còn nhiều quốc gia đang'phát triển có tải trọng BOD đưa vào nguồn nước ngày càng tăng[27]
3
P
/ngày Ô nhiễm nguồn nước do vi trùng là nguyên nhân gây chết 25.000 người/ngày ở các nước đang phát triển[27]
Trang 231.2.1.3 Ô nhi ễm do dinh dưỡng:
Thế giới có khoảng 10% con sông có nồng độ nitrat rất cao (9 - 25 mg/1) vượt nhiều lần so với tiêu chuẩn nước uống của WHO ( l0mg/1) Khoảng 10% các sông có
nồng độ phospho 0,2 - 2 mg/1 tức cao hơn 20 - 200 lần so với các con sông không ô nhiễm
Nguồn nước giàu Nitơ, phospho có khả năng bị phì dưỡng hoá Có trên 30% trong số 800 hồ ở Tây Ba Nha và nhiều hồ ở Nam Phi, Australia, Mehico bị phì dưỡng hoa [27]
1.2.1.4 Ô nhi ễm do kim loại nặng:
Nước thải công nghiệp chưa qua xử lý đổ ra sông hồ gây ô nhiễm bởi các chất độc và kim loại nặng như Pb, Cu, Hg, Cd, Cr, As các kim loại nặng gây cản trở hoặc ngưng trệ quá trình làm sạch của thủy vực Chúng được tích tụ trong các loài tôm Cua, ốc.qua chuỗi dinh dưỡng sẽ xâm nhập vào cơ thể người gây các bệnh hiểm nghèo Các muối oxit kim loại như oxit Cu, Hg, Pb làm ô nhiễm đất, tiếp tục đi vào các mô thực vật và cuối cùng đi vào thực phẩm gây hại cho người sử dụng[45]
Tại Hà Lan, nước sông Rhine có nồng độ kim loại nặng không hoa tan trong nước tăng dần từ đầu thế kỷ đến năm 1960, sau đó giảm dần nhờ các biện pháp xử lý nước thải Năm 1990, nồng độ Hg, Cd, Cr và Pb tương ứng là lmg/1, 2mg/l, 80mg/l, 200mg/l Nồng độ các nguyên tố này vào năm 1960 tương ứng là 8mg/l, 10mg/l, 600mg/l, 500mg/l đến năm 1980 tương ứng là 5mg/l, 20mg/l, 70mg/l, 400mg/l[27]
1.2.1.5 Ô nhi ễm do các chất hữu cơ vi lượng:
Bao gồm hoá chất hữu cơ bền vững như: chất hữu cơ, PCB( polyclobiphenyl) và dung môi công nghiệp xả vào nguồn nước, chảy tràn từ ruộng được phun hoa chất trừ sâu bệnh
Từ năm 1979 - 1984 khoảng 25% trạm quan trắc phát hiện được hoá chất hữu cơ
chứa do như DDt, Adrin, dieldrin và PCB với nồng độ thường nhỏ hơn 10ng/l (nanogram/1) Tuy nhiên ở một số sông thì nồng độ các hoa chất này khá cao (100 - 1000ng/l) như sông Trent( Anh ), hồ Biwa và Yodo( Nhật) Ô nhiễm do Clo hữu cơ
Trang 24Indonesia( PCB ), Malaysia( dieldrin ), và Tanzania( diedrin )[27]
Tóm lại, sự ô nhiễm trở nên phổ biến và trầm trọng ở khắp nơi trên thế giới: ở Liên Xô có hồ Baican nổi tiếng là sạch trước đây, giờ đã bị nhiễm bẩn Ở Ấn Độ có khoảng 70% nguồn nước ngọt bị ô nhiễm Ở Malaysia có 20 trong số 54 con sông quan trắc bị ô nhiễm một cách thực tế không còn cá và động vật khác sống được.[29],[27]
1.2.2 Vài nét v ề tình hình ô nhiễm nước ở Việt Nam:
Việt Nam là nước có khí hậu nhiệt đới gió mùa với diện tích 330.363kmP
2
P
Trên lãnh thổ có khoảng 2.260 con sông có chiều dài trên l0km Mật độ sông khoảng 0,15 - 0,16km/kmP
2
P
Tổng chiều dài các suối là 52.000km [l1]
Việt Nam là một nước nghèo, thu nhập bình quân đầu người thấp, chủ yếu dựa vào nông nghiệp, công nghiệp chưa phát triển, nhìn chung các đô thị còn ở mức độ trung bình và nhỏ nên vấn đề ô nhiễm chưa trầm trọng như một số nước trên thế giới Tuy nhiên do công nghệ sản xuất còn lạc hậu, ý thức con người kem, sự quản lý lỏng
lẻo dẫn đến ô nhiễm cục bộ, nhiều khu vực bị suy thoái nghiêm trọng, gây ảnh hưởng
xấu đến sức khỏe cộng đồng
Sau chính sách đổi mới, nhiều nhà máy được phục hồi, nhiều cơ sở liên doanh
với nước ngoài được hình thành Nhưng phần lớn máy móc và công nghệ sản xuất chưa hiện đại nên lượng chất xả thải ra môi trường khá lớn Đặc biệt là thành phần kinh tế tư nhân phát triển khá mạnh kéo theo sự ra đời hàng loạt các xí nghiệp vừa và
nhỏ tại các đô thị, trong khi đó vấn đề quản lý các cơ sở này gặp nhiều khó khăn Đô
thị hoa và công nghiệp hoa là vấn đề gây ô nhiễm môi trường[38]
Hiện nay, các thủy vực ở Việt Nam đang bị xuống cấp nghiêm trọng do hệ thống thoát nước thành phố và các chất thải công nghiệp, bệnh viện không qua xử lý chảy
thẳng vào các sông ngoài, ao hồ
Sức khỏe người dân nhất là ở thành phố và các khu công nghiệp đang bị đe doa
do nguồn nước sinh hoạt không an toàn, hệ thống thoát nước cũ và rò rỉ, việc thu dọn rác kém hiệu quả
Trang 25
Ở Việt Nam chỉ có khoảng 23% dân cư thành phố sử dụng nhà vệ sinh nối liền
với cống rãnh số còn lại sử dụng hố xí hai ngăn hay hố xí tự đào nổi ngay trên mặt đất gây ô nhiễm nước mặt và nước ngầm
Việt Nam có khoảng 3000 xí nghiệp quốc doanh, gần 22.000 cơ sở sản xuất tập
thể và 335.000 cơ sở sản xuất thủ công và cá thể[33]
Trong nông nghiệp, thuốc trừ sâu diệt cỏ được sử dụng nhiều và rộng rãi, dư lượng của chúng tích lũy trong cơ thể thúy sinh vật và trong môi trường đã trở thành tác nhân gây độc cho người Nước cũng có thể bị nhiễm phóng xạ từ các viện nghiên
cứu hạt nhân, phòng thí nghiệm, bệnh viện gây cho người các bệnh hiểm nghèo Ngoài ra nước còn bị ô nhiễm dẫn đến giảm DO, làm thay đổi hệ thúy sinh vật, thành
phần loài, làm phát triển các loài ưa nóng [45] 1.2.3 Ô nhiễm nước ở thành phố Hồ Chí Minh:
Nếu cấp nước sạch TP.HCM hiện nay đạt hơn 1,2 triệu mP
3
P
/ngày thì các hệ thống nước thải sinh hoạt, công nghiệp xả ra hơn 1 triệu mP
3
P
/ngày trong đó hơn 90 là chưa qua xử lý[19] Thêm vào đó sự gia tăng dân số và sự phát triển kinh tế một cách nhanh chóng trong những năm gần đây đã gây ra sự khủng hoảng môi trường nước nói riêng
và môi trường nói chung ở TP.HCM một cách trầm trọng Hiện nay, các nhu cầu của công nghiệp, thương mại và sinh hoạt cùng với sự xuống cấp của hệ thống thoát nước
thải đã gây ô nhiễm nước đến mức báo động
• Ô nhiễm nước thải sinh hoạt và dịch vụ:
Với mật độ dân cư được xếp vào loại lớn nhất thế giới cùng với sự thiếu ý thức
của nhiều người dân, nước thải không được xử lý hoặc xử lý không đứng quy cách ở
những bể tự hoại không đúng kỹ thuật đã góp phần làm ô nhiễm nguồn nước [18]
• Ô nhiễm nước thải công nghiệp
Đặc điểm của sản xuất công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp ở Việt Nam nói chung
và khu vực phía nam nói riêng thường có quy mô nhỏ và vừa, các ngành công nghiệp, các khu sản xuất hình thành theo cụm ở ngay khu dân cư Các ngành sản xuất công nghiệp, tiểu thủ công nghiệp là khá đa dạng, dẫn dấn sự đa dạng của các nguyên liệu
Trang 26thải công nghiệp các loại
Thành phố Hồ Chí Minh và khu công nghiệp Biên Hoa là trung tâm công nghiệp
lớn nhất Việt Nam, với hơn 600 xí nghiệp công nghiệp của trung ương và địa phương
Và hơn 30.000 cơ sở sản xuất lớn nhỏ khác nhau Lượng nước thải công nghiệp chiếm khoảng 50% tổng lượng nước thải( 650 - 1.000.000mP
3
P
/ngày) Tổng lượng nước bẩn khoảng 450.000 kg BOD/ngày[29]
Tại khu công nghiệp Biên Hòa I, hơn 60 nhà máy xả nước thải ra sông Đồng Nai
với lưu lượng nước thải khoảng 200.000mP
• Nhà máy giấy Đông Hiệp: Lưu lượng nước thải khoảng 8.000mP
3
P
/ngày,đêm; COD = 3733mg/l; pH = 10,9; Lignin = 1280mg/l
• Nhà máy đường: Lưu lượng nước thải khoảng 32.000mP
3
P
/ngày,đêm; COD = 1942mg/l
• Nhà máy tấm lợp và vật liệu xây dựng Đồng Nai: Lưu lượng nước thải khoảng 300mP
Ngoài ra năm 2001,theo báo chí cho biết thì công ty dệt Phước Long, công tỳ
chế biến thủy sản Coíidec, công ty sản xuất giấy Mai Tân đã xả khoảng 1.500 mP
3
P
, 90mP
3
P
, 200mP
3
Pnước thải không qua xử lý vào môi trường nước mỗi ngày[17]
Các khảo sát chất lượng nước tại các kênh rạch tiêu thoát nước thải thành phố đã cho thấy tình trạng ô nhiễm hữu cơ tại các thủy vực này là rất trầm trọng[42] Theo
kết quả của Nguyễn thị Lan, 1996 thì:
• Kênh Nhiêu Lộc Thị Nghè: Lưu lượng nước thải 135.921m3/ngày,đêm, DO=l,62 - l,87mg/l, pH=4 - 6,05, COD=98 - 110mg/l, BOD=20-110, Coliform=
Trang 27• Tân Hoá - Lò Gốm: Lượng nước thải là 66.350mP
3
P
/ngày,đêm, DO=0, pH<6, COD=727 - 13.450 max 14.000, BOD=530 - 9.273, Hg<0,002-0,01 (1/1993), Pb<0.005 - 0,1(1/1993), Coliform = 33.700 - 423.000/100ml [42]
Mỗi ngày có khoảng 600.000mP
3
Pnước, thải ra sông, kênh rạch và gần như 100% nước thải này đều chưa qua xử lý bên cạnh đó còn có rác thải sinh hoạt hàng ngày của
40 bến đò ngang dọc, trên 35 các bến bãi và cơ sở sản xuất, trên 25.000 hộ dân, sống
dọc hai bên bờ kênh và khoảng 60 - 100 ghe tàu vận tải ước tính hằng ngày có khoảng 45 tấn rác thải đổ xuống kênh, sông TP.HCM gây ô nhiễm nặng nề cho hệ
thống kênh rạch đô thị[37]
Bên cạnh các nguyên nhân do con người gây ra, còn có các nguyên nhân tự nhiên như nước mưa, các tảo gây ô nhiễm Tất cả đều làm cho môi trường hệ thống kênh rạch toàn thành phố đang bị ô nhiễm nặng nề và toàn diện
1.3.1.Cơ sở khoa học của quá trình làm sạch nước thải bằng Hồ sinh học:
1.3.1.1.Thành ph ần sinh học có trong nước thải:
Gồm có
* UHệ vi sinh vậtU:
Gồm các vi khuẩn, nấm mốc nấm men, xạ khuẩn, vi rút Chúng nhiễm vào nước
từ các nguồn như đất, từ nước thải sinh hoạt, từ các nguồn nước thải bệnh viện, từ bụi không khí đặc biệt từ nước tiểu và phân người
Trang 28như: Chất hữu cơ hoà tan, các chất độc, tia tử ngoại, pH môi trường Nước càng bẩn càng nhiều chất hữu cơ, nếu thích nghi được thì sự phát triển của vi sinh vật ngày càng nhanh mà chủ yếu là vi khuẩn chúng chiếm tỉ lệ cao nhất vì chúng có thể sử dụng các
chất gây ô nhiễm làm nguồn dinh dưỡng xây dựng tế bào mới giúp chúng sinh trưởng
và cũng nhờ đó mà nước được làm sạch dần Nguồn dinh dưỡng của các vi sinh vật
cạn kiệt sẽ làm cho chúng bị chết và số lượng giảm dần Ngoài ra còn có các vi khuẩn
và virút gây bệnh cho người, động vật, thực vật như các bệnh thương hàn, đường ruột,
tả, lỵ [45], [36], [58]
a/ Vi khuẩn (Bacteria): Vi khuẩn có vai trò chủ yếu trong quá trình phân hủy
chất hữu cơ, làm sạch nước thải Xét về phương thức dinh dưỡng vi khuẩn chia làm hai nhóm:
• Vi khuẩn dinh dưỡng ( Heterophe ) gồm ba loại
+Vi khuẩn hiếu khí (acrobe): cần khí oxi để sống, chúng sử dụng oxi để
oxi hoa các chất hữu cơ theo phản ứng sau:
VK hiếu khí Tăng sinh khối
Chất Hữu cơ + OR 2 R ► COR 2 R+HR 2 RO + Năng Lượng
+Vi khuẩn kỵ khí( anaerobe ):không cần oxi của không khí mà sử dụng oxi trong các hợp chất nitrat, suníat để oxi hóa các hợp chất hữu cơ:
Chất hữu cơ + NOR 3 R ► COR 2 R + NR 2 R+ Năng Lượng
Chất hữu cơ + SOR 4 R ► COR 2 R + HR 2 RS + Năng Lượng
Axit hữu cơ + COR 2 R+ Năng lượng
Chất hữu cơ
CHR 4 R + COR 2 R+ Năng lượng +Vi khuẩn tuy nghi ( facultative ): Chúng có thể sống ở điều kiện có hoặc không
có oxi tự do Chúng luôn có mặt trong nước thải Năng lượng giải phóng một phần sẽ
sử dụng cho việc tổng hợp tế bào* mới, một phần thoát ra ở dạng nhiệt
• Vi khuẩn tự dưỡng ( autotrophe ): Chúng oxi hoá chất vô cơ để thu năng lượng,
Trang 29sử dụng COR 2 R làm nguồn cacbon cho quá trình sinh hoa tổng hợp, nhóm này có vi khuẩn Nitrat hoa, vi khuẩn sắt, vi khuẩn lưu huỳnh
2NHR 4 R + OR 2 R 2NOR 2 R + 4HP
+
P
+2HR 2 RO + Năng lượng 2NOR 2 R + OR 2 R 2NOR 3 R+ Năng lượng
Gây các bệnh hiểm nghèo cho người, động vật và thực vật Bên cạnh đó, các
thực khuẩn thể có khả năng làm tan các tế bào vi sinh rất nhanh.[36]
c/ Nấm và các VSV khác:
Trong nước thải còn nấm men, nấm mốc, xạ khuẩn nhưng ít hơn vi khuẩn Các nhóm này phát triển mạnh ở vùng nước tù Vai trò của chúng trong quá trình xử lý nước thải không quan trọng bằng vi khuẩn nên ít được quan tâm Chúng là sinh vật dị dưỡng và hiếu khí Nấm có thể phân huy chất hữu cơ, nhiều loài nấm có thể phân huy xenlulozơ, hemixenlulozơ và đặc biệt là ligin Ngoài ra nấm men còn có thể lên men
một số đường tạo ra alcol, axit hữu cơ, glyxerin trong điều kiện kỵ khí Nấm thường
gặp trong nước thải có Saprolegia và Leptomus Đáng chú ý là loài Leptomus Lacteus phát triển mạnh vào mua đông, phát triển thành khối nhầy cùng với vi khuẩn,
Sphaerotilus natans có thể bịt kín hoàn toàn các các song lưới chắn rác làm cản trở dòng chảy[36]
* UĐộng vật nguyên sinh ( Protozoa)U:
Sống trôi nổi trong nước, chúng là những vi sinh vật chỉ thị cho chất lượng nước
vì sự có mặt của chúng có nghĩa là bùn hoạt tính thích hợp với cơ chất có trong nước,
chất lượng quá trình oxi hoa và không có mặt của các chất độc
Nguyên sinh động vật ăn các loài tảo, các vi khuẩn ( kể cả vi khuẩn gây bệnh),
Trang 30chúng để khử các vi khuẩn gây bệnh có trong nước thải[36]
Trong nước giàu nguồn N, P sẽ tạo điều kiện tốt cho tảo phát triển Nguồn CO2
có thể do vi sinh vật hoạt động trong nước, phân hủy các chất hữu cơ tạo thành cung
cấp cho tảo hoặc từ không khí[36]
1.3.1.2.Quan h ệ sống của giới thủy sinh và quá trình tự làm sạch của nước:
Giới thủy sinh có trong nước gồm vi sinh vật chủ yếu là vi khuẩn, nguyên sinh động vật, động thực vật phù du trên biển là tảo, các động vật, thực vật bậc cao như tôm, cá Tuy theo mức độ ô nhiễm của nước, tức nồng độ chất dinh dưỡng, mức độ hoà tan và nồng độ các chất độc tính mà ảnh hưởng đến đời sống của giới thủy sinh, gây mất cân bằng của hệ sinh thái trong nước Tuy nhiên dần theo thời gian nước sẽ tự làm sạch trở lại, hệ sinh thái nước sẽ được cân bằng trở lại Đó là quá trình tự làm
sạch của nước
Quá trình tự làm sạch của nước liên quan tới hoạt động sống của giới thủy sinh Quá trình hoạt động sống của chúng dựa trên quan hệ cộng sinh (hoặc bội sinh) của toàn bộ quần xã có trong nước
Chất hữu cơ vào trong nước, một phần sẽ lắng xuống đáy, phần hoà tan sẽ được pha loãng ở trong nước, theo chiều sâu của ao hồ sẽ chia thành 3 vùng:
Trang 31sau:
• Vi khuẩn đóng vai trò chủ yếu trong quá trình phân hủy chất hữu cơ Chúng có
thể phân hủy chất hữu cơ ở điều kiện hiếu khí, yếm khí Có thể phân hủy bất kỳ chất
hữu cơ nào trong tự nhiên, các chất đường, bột, prôtêin, chất béo sẽ sớm được phân
hủy, xenlulozơ, Hemixenlulozơ bị phân hủy muộn hơn, cao su, chất dẻo, chất hóa học
tự nhiên bị phân hủy rất chậm ( có khi tới vài chục năm hoặc hàng trăm năm ) Các
chất hữu cơ hidratcacbon, Protein, chất béo cùng với nguồn Nitơ, photpho là thức ăn dinh dưỡng của vi khuẩn Bản thân tế bào vi khuẩn, kể cả vi khuẩn gây bệnh đều là
thức ăn cho nguyên sinh động vật Trong quá trình sống vi khuẩn tạo ra COR 2 R là nguồn dinh dưỡng cácbon cho tảo và các loài thực vật nổi khác
• Tảo và các loài thực vật nổi khác sử dụng các chất khoáng trong đó có NHR 4 RP
chất hữu cơ Thực vật phù du trong đó có tảo là thức ăn cho động vật nguyên sinh và tôm cá
• Các thực vật cao hơn như rong, rêu, cỏ lá, rau ngổ, các loại bèo tham gia khử các sản phẩm phân hủy từ các chất hữu cơ do vi khuẩn sử dụng COR 2 R cùng với nguồn amon, photpho để tăng sinh khối và thải OR 2 R
• Động vật phù du ăn thực vật phù du và vi khuẩn đồng thời cũng tham gia phân
hủy các chất hữu cơ Chúng có thể tách các chất lơ lững ra khỏi nước làm nước trong, chúng làm giảm lượng OR 2 Rtrong nước
• Cá ăn các loài động vật, thực vật phù du Cá lớn ăn cá bé Người ăn cá và chất
thải người có thể làm bẩn nước Nước bẩn trở lại
Chú ý: Vi khuẩn là sinh vật chủ yếu phân hủy chất hữu cơ, tảo và các thực vật khác, đóng vai trò hấp thụ các chất dinh dưỡng tạo OR 2 R, các hoạt chất sinh hóa cần thiết thúc đẩy sự hoạt động của vi khuẩn tham gia phân hủy chất hữu cơ Ngoài ra tảo và các thực vật khác còn là giá bám cho các vi khuẩn, che chắn cho các vi khuẩn khỏi bị
Trang 32Vai trò chính của tảo và các thực vật khác là khử nguồn nitơ, amon hoặc nitrat, cùng nguồn phophat trong nước
1.3.2.T ảo và xử lý nước thải:
Thế giới có khoảng 15.000 loài tảo liên quan đến ô nhiễm Tuy nhiên các loài quan trọng trong kỹ thuật xử lý thì tương đối ít ( palmer is Tarzwell, 1950 và chủ yếu
thuộc 4 nhóm chính là: Tảo Lam, nhóm tảo tiên mao (tảo mắt, tảo vàng ánh, tảo giáp ), tao lục và tảo silic[58]
Ở Việt Nam theo TS.Nguyễn Văn Tuyên có trên 600 loài tảo trong vùng ô
nhiễm Với cơ cấu sau: Euglenophyta: 185 loài ( 30% ); Chlorophyta: 202 loài ( 32,9% ); Cyanophyta: 91 loài ( 14,8% ); Bacillariophyta: 121 loài ( 19,7% ) và các ngành khác: 15 loài (2,4%)[58]
Người ta dùng các hồ sinh học (hồ oxi hoá) làm phương tiện xử lý nước thải, đây
là biện pháp tối ưu nhất vì giá thành thấp nhất, mà không gây độc hại cho môi trường Đặc biệt với sự tham gia trực tiếp của tảo vì chúng cổ khả năng quang hợp rất mạnh
tạo nguồn oxy để oxy hoa các chất trong nước thải và cung cấp oxy cho các sinh vặt khác hô hấp Tảo có thể chịu được độ bẩn và tiết ra các chất kích sinh tạo tiền đề kích thích cho vi khuẩn tham gia phân giải chất hữu cơ, tảo có thể tiết ra các chất kháng sinh để tiêu diệt các tác nhân gây bệnh, chúng có thể hấp thụ các kim loại nặng có trong nước thải Ngoài ra bản thân tảo là thức ăn rất giàu dinh dưỡng, nhiều đạm, vitamin cho tôm cá, gia súc[22][58]
Có hai loại hồ đó là: hồ tuy nghi (FP) và hồ Tảo cao tốc (HRAP)[22]
• Hồ tuy nghi: mật độ tảo: 40 – l00mg/1
• Hồ tảo cao tốc: mật độ tảo: 100 - 260mg/l
Trong các hồ này có sự hợp tác rất hiệu quả giữa tảo và vi sinh vật Các nhà khoa học đã tính toán tỉ lệ vi khuẩn/tảo ( W/W) tối ưu cho hoạt động của hồ là 1/3 - 1/4 [22]
1.3.2.1.T ảo loại bỏ nguồn Nitơ, Photpho có trong nước thải:
Vì thành phần tế bào tảo có 8 -10% là Nitơ, nên việc hấp thu Nitơ dưới dạng
Trang 33thải cùng với tảo
Quá trình nitrat hoa và phản nitrat hoa cũng như việc bay hơi NHR 3 R trong hồ sinh
học là cơ chế quan trọng để loại bỏ các hợp chất nitơ vô cơ Ngoài ra, mức PH tăng cao trong hồ cũng là yếu tố quan trọng để gây kết tủa muối phosphat canxi[22]
1.3.2.2.T ảo quang hợp cung cấp nguồn oxi cho thủy vực:
Tảo là sinh vật tự dưỡng ( autotrophe ) chúng sử dụng các nguyên tố cabon (từ
COR 2 R hoặc cacbonat), nitơ, phospho vô cơ để cấu tạo tế bào đồng thời thải ra oxi làm giàu oxi hoa tan trong nước cung cấp oxi cho các thủy sinh vật và nhất là tạo điều kiện cho vi khuẩn hiếu khí phát triển và được sử dụng vào các phản ứng oxi hoa khử trong quá trình phân hủy hiếu khí các chất hữu cơ Ngoài ra bản thân chúng lại là thức ăn cho các động vật nguyên sinh, tôm, cá [22][36]
1.3.2.3.T ảo diệt các tác nhân gây bệnh có trong nước thải:
Một số vi sinh vật gây bệnh có trong hồ xử lý nước thải sẽ bị tiêu diệt vì các nguyên nhân sau:
• Thời gian nước thải lưu trong hồ tương đối dài
• pH của hồ tăng lên do quang hợp của tảo[22]
Ngoài ra tảo còn có khả năng tiết ra các chất kháng sinh, chẳng hạn như
Chlorella và Dunaliella có kh ả năng kiềm hãm vi khuẩn Staphyllococcus aureus và Clostridium
Katodinium ( peridiniaceae ) tiết kháng sinh kiềm hãm 9 loài vi khuẩn biển nhưng lại kích thích sự phát triển của 18 loài khác làm thay đổi hình thái của 4 loài và không có tác dụng đến 5 loài
Trang 34sinh ra từ Chlamydomonas reinhardi, Hydrodictyon reticulatum và Chetomorpha okamurai ( Siida, 1960 )
Dịch nuôi của nostoc musscorum ( vô khuẩn ) kìm hãm sinh trưởng của các vi
khuẩn Gram dương (Jacov, 1957 )
Dịch tiết của Spirogyra làm mất hoạt tính của độc tố từ vi khuẩn Diphtheri
( Gơrunov và cộng sự, 1969 )
Nuôi chung Chlamydomonas reinhardi v ới Senedesmus quadricauda sẽ cho
kháng sinh kiềm hãm hoàn toàn sự sinh trưởng của haematococcus pluvỉalỉs Chất
kháng sinh cũng được tìm thấy ở stichococcus bacillaris và botryoides (tảo lục )
1.3.2.4.T ảo và việc xử lý kim loại nặng trong nước thải:
Kim loại nặng làm ô nhiễm nghiêm trọng môi trường nước, nó được đưa vào thúy vực từ nguồn nước thải công nghiệp không qua xử lý Anh hưởng độc hại của kim loại nặng là rất lớn ngay cả với nồng độ thấp nó cũng có khả năng tích lũy lâu dài trong cơ thể sống Thông qua chuỗi thức ăn đi vào cơ thể người gây ra những căn
bệnh hiểm nghèo
Các nguồn nước thải từ công nghiệp sản xuất giấy, acquy, sơn, xăng, dầu, chế
tạo máy, mỏ, mạ, thuộc da, phim ảnh chứa nhiều kim loại nặng độc hại như: Hg,
Pb, Cd, Cr, Ni, Zn, cu, As
Để loại bỏ kim loại nặng người ta dùng các vật liệu sinh học trong đó có tảo
bằng cách các ion kim loại nặng sẽ liên kết với các polime sinh học như Protein, polysacarit, axit nucleic thông qua nhóm gắn kết dạng cacboxyl, photphat, sunphat,
Trang 35amin biện pháp này có các ưu điểm sau:
• Loại bỏ được kim loại nặng với nồng độ thấp một cách chọn lọc
• Hoạt động hiệu quả trong khoảng pH và nhiệt độ rộng
• Vận hành tương đối hiệu quả do có ái lực thấp với CaP
2+
P
và MgP
2+
• Đầu tư ban đầu, giá vận hành thấp
• Tảo dễ kiếm, tương đối rẻ
Theo Wldeis Benemann (1993 ), tảo có tiềm năng lớn trong việc làm giảm ô nhiễm kim loại nặng trong nước thải công nghiệp Việc phát triển kỹ thuật cố định tế bào ( cell immobilization ) là một bước đột phá quan trọng trong công nghệ này.Người ta tạo ra hai chế phẩm Algasorb và AMT-Bioclaim dùng để loại bỏ kim
loại nặng trong nước thải có khả năng loại bỏ 99% các kim loại như Pb, Cu, Zn, Cd từ dung dịch [22]
1.3.3.Nh ững nghiên cứu dùng tảo để xử lý nước thải trên thế giới:
Người ta nuôi cấy các loài tảo có hàm lượng dinh dưỡng cao như Chlorella, Scenedesmus, Spirulina trong hồ để làm thức ăn cho tôm cá, động vật, và làm sạch nước
Nhiều nghiên cứu [68], [69] cho thấy trong hồ sinh học thổi khí tảo có khả năng tiêu diệt vi khuẩn gây bệnh, tảo cung cấp oxi cho quá trình oxi hoa các chất hữu cơ hoa tan có nguồn gốc từ cặn bã phân hủy Sinh khối tảo giàu ptôtêin
Ở Nhật, người ta nuôi tảo trong các bể có đường kính 20m, sâu 5m và ở ngoài
trời Dịch tảo được cấy trộn bằng cơ giới Nghiên cứu cho thấy rằng dịch tảo kích thích sự phát triển của gia súc Tế bào tảo trong quá trình sinh trưởng thải vào môi trường một phần chất tổng hợp được Trong đó có cả chất kích thích sinh học
Tại Liên Xô cũ, người ta nuôi cấy tảo ở môi trường có độ bức xạ lớn ( vùng
Udơbêkistan ) Người ta đã nuôi Chlorella và Scenedesmus trong các bể bằng bêtôn
COR 2 Rđược bổ xung thường xuyên từ các trạm nhiệt điện và từ các quá trình thổi khí
Hiện nay, một phương pháp hiệu quả nhất là dùng nước thải công nghiệp thực
Trang 36cung cấp COR 2 R cho tảo
Ở Ucraina, người ta nuôi Chloreila trong nước thải phân xưởng rượu cồn Dịch
tảo được sử dụng làm thức ăn cho gia súc rất lớn Người ta tính nếu nuôi tảo trong hồ sinh học với nồng độ tảo 87 - 120mg/l sẽ thu được 300mg tảo/lít/ngày, đêm và theo nghiên cứu của viện kinh tế nông nghiệp Uzơbechkistan thì một rúp vốn đầu tư có thể thu được 15 rúp lãi
Khó khăn cơ bản trong việc nuôi tảo là việc thu hồi sinh khối tảo Có nhiều cách thu hồi sinh khối tảo như: dùng thiết bị ly tâm, bơm tảo lên ao cạn, cho nước bay hơi tăng nồng độ tảo, dùng keo tụ và tuyển nổi
Nước tảo sau khi xử lý dùng để tưới ruộng, các phương pháp này thu được phần
lớn tảo nhưng giá đắt và quản lý phức tạp
Hiện nay ở Áo, người ta bơm dịch tảo lên các băng giấy Sau đó các băng giấy
lẫn tảo được sử dụng làm thức ăn gia súc Ở Liên Xô, người ta tập trung ánh sáng đèn chiếu vào một vị trí nhất định Nồng độ tảo sẽ tăng lên, tảo thu hồi dễ dàng hơn Trong hồ sinh học nuôi tảo, vi khuẩn gây bệnh giảm 99,9% ở Anh, người ta nghiên cứu và ứng dụng nuôi cấy Spirulina maxima trong nước thải sau khi qua xử lý
ở bể thổi khí ( Aeroten ) Mục đích của quá trình này là xử lý triệt để nước thải và nuôi tảo ;làm nguồn Prôtêin COR 2 Rđược cung cấp từ các trạm nhiệt do đốt CHR 4 R thu hồi
từ quá trình lên men cặn
Việc kết hợp hồ sinh học nuôi cấy tảo và nuôi cá được áp dụng rộng rãi ở Bungary, Trung Quốc, Liên Xô cũ ở Trung Quốc[66] từ thế kỷ 19, người ta đã dùng hồ sinh học để nuôi cá Các loại cá bột phát triển nhanh trong môi trường dịch
tảo
Tóm lại, hồ sinh học với sự tham gia của tảo ứng dụng từ lâu và ngày nay được
sử dụng rộng rãi ở nhiều vùng trên thế giới Hồ được sử dụng để xử lý nước thải sinh
hoạt, nước thải công nghiệp với mục đích chống ô nhiễm môi trường, bổ sung nước cho nông nghiệp tưới ruộng Hồ còn dùng để nuôi tảo cung cấp prôtein cho cá và các động vật khác
Việc sử dụng các ao hồ tự nhiên để làm hồ sinh học xử lý nước thải còn gặp
Trang 37nhiều khó khăn do nhiều yếu tố tự nhiên tác động, do quản lý khó khăn Vấn đề nuôi
cấy tảo để xử lý nước thải là một giải pháp cần được nghiên cứu
1.3.4.Nh ững nghiên cứu dùng tảo để xử lý nước thải ở Việt Nam:
Việt Nam có khí hậu nhiệt đới rất thuận lợi cho việc sử dụng hồ sinh học để xử
lý nước thải và nuôi cá Nhưng thực tế cho đến nay Việt Nam chưa có hồ sinh học nào được xây dựng hoàn chỉnh Trong điều kiện nước ta hồ sinh học có thể là công trình
xử lý nước thải có hiệu suất xử lý cao, hiệu quả kinh tế lớn vì:
+Điều kiện khí hậu thích hợp cho sự hoạt động của các loại vi khuẩn, tảo phân
giải hữu cơ
+Hồ sinh học có thể kết hợp nuôi cá và nuôi tảo làm thức ăn cho cá, nâng cao
sản lượng cá nuôi
+Có thể sử dụng hồ tự nhiên sẩn có để làm hồ sinh học
+Mặc khác, tận dụng nguồn nước thải sinh hoạt và công nghiệp để nuôi tảo làm
thức ăn bổ sung cho động vật và người là hướng nghiên cứu mới[25]
Thời gian qua ở Việt Nam đã có các công trình sau:
• Đề tài "Áp dụng hệ thống hồ sinh học 3 bậc với thực vật nước để xử lý bổ sung
nước thải nhiễm dầu trong điều kiện Việt Nam"[52] Các tác giả Lâm Minh Triết,
Nguy ễn Trung Việt và cộng sự đã nghiên cứu các phương pháp xử lý nước thải chế
biến dầu mỏ của nhà máy lọc dầu Cát lái TP.HCM có công xuất 40 triệu tấn/năm Nước thải nhiễm dầu sau khi qua xử lý cơ học, hóa lý -Aeroten kết hợp với bể lắng 2 được tiếp tục xử lý bổ xung bằng hồ sinh học 3 bậc với sự tham gia của bèo lục bình, lau sậy và tảo Chlorella Kết quả hàm lượng dầu trong nước giảm 97 - 98% Lượng
oxi hoa tan thải ra từ Chlorella tăng 0,7 - 9,8 mg/1, pH tăng từ 6,9 - 8,6,
• Đề tài " Xử lý nước thải bằng hồ sinh học với sự tham gia của tảo và lục binh ở
Việt Nam " của Lâm Minh Triết và J.C.L.Van Buuren có sự hợp tác giữa trung tâm
nước - môi trường Đại học Bách Khoa Thành phố Hồ Chí Minh với đại học nông nghiệp Wageningn, Hà Lan[53] Kết quả nghiên cứu xử lý nước thải của ló giết mổ và
ế biến thịt heo ( Vissan ) cho thấy: Có thể giảm đáng kể hàm lượng BOD
Trang 38giảm lượng Coliform
• Đề tài " Nuôi tảo Spirulina ở nước thải của hầm ủ khí sinh vật "[54], đã nghiên
cứu sử dụng chất thải và sản phẩm sau hầm ủ khí sinh vật để nuôi trồng tảo Spirulina
Kết quả tảo Spirulina sinh trưởng tốt trong môi trường sử dụng nước thải sau hầm ủ
khí sinh vật với COD là 50 - 150mg/l, năng suất tảo đạt 10g/mP
2
P
/ngày/đêm
• Đề tài " Vai trò của thực vật trong quá trình xử lý nước thải" [53].Nghiên cứu
sử dụng một số thực vật nước như bèo lục bình, tảo Chlorella , rau muống, rau
ngổ để xử lý nước thải Các loài thực vật này sử dụng CO2 đồng thời cung cấp 02 cho thủy vực Ví dụ: Chlorella cung cấp 9 - 20mgOR 2 R/1
• Các đề tài: Nghiên cứu xử lý nước thải kênh Nhiêu Lộc - Thị Nghè bằng tảo
của các sinh viên trường đại học sư phạm TP.HCM.Từ các nghiên cứu này cho thấy
tảo có khả năng xử lý nước thải sinh hoạt và công nghiệp rất tốt, rất thích hợp ở điều
kiện Việt Nam
• Đề tài " Tình hình ô nhiễm do nước thải của xí nghiệp liên hợp phân đạm hóa
chất Hà Bắc gây ra và giải pháp hạn chế ô nhiễm".[48]của Dương Đức Tiến đã cho
kết quả nước thải sau khi pha loãng có nồng độ NH4 là 80 -150mg/l có bổ sung một
số chất dinh dưỡng Sau 3 ngày nuôi cấy tảo , hàm lượng NHR 3 R giảm còn 0,05mg/l Năng suất tảo thu được 5 - 8g/mP
2
P
/ngày
• Đề tài " Nghiên cứu quá trình xử lý sinh học và ô nhiễm nước ở một số hồ Hà
Nội "[45] đã nghiên cứu dùng các sinh vật như tảo , bèo lục bình , bèo tấm , rong đuôi chó, các vi khuẩn tham gia chuyển hóa các hợp chất Nitơ đã đạt kết quả cao trong quá trình xử lý nước thải
• Đề tài "Nghiên cứu ứng dụng hệ sinh thái tự nhiên để xử lý nước thải đô thị và tái tạo nguồn lợi trong điều kiện thành phố Hồ Chí Minh" [3] của PGS TS Đoàn
C ảnh và ThS Phan Văn Minh đã nghiên cứu sử dụng hệ ao đơn xử lý nước thải
thuộc lưu vực rạch Ruột Ngựa, quận 6 và 8 TP.HCM bằng tảovà phiêu sinh động vật
kết hợp nuôi cá rô phi (Orechromis niloticus) cho kết quả tốt
Trang 39
Chương 2: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Sử dụng các kiến thức thu được từ các lĩnh vực như: Sinh thái học, xử lý nước
thải, vi sinh vật, sinh thái học độc tố, toán sinh thái, phương pháp luận sinh thái để làm cơ sở lý luận trong quá trình nghiên cứu hoàn thành đề tài này
2.2.Nghiên cứu thực nghiệm:
2.2.1.Phương pháp thu mẫu:
Phương pháp thu mẫu và vận chuyển bảo quản mẫu đều tuân theo TCVN 5992
và 5993 -1995[40]
2.2.1.1.Th ời gian thu mẫu:
Thường được chọn vào buổi sáng, bắt đầu khoảng 9h lúc mặt trời đã mọc, mọi
hoạt động của sinh vật đều đã ổn định
Thời gian lấy mẫu và nghiên cứu từ ngày 29 /07 / 2005 đến ngày 31/ 05/ 2006
Mẩu lấy ở cả mùa khô và mùa mưa Mẩu nước thải tại kênh được lấy lúc triều xuống
và triều lên ở các địa điểm khác nhau của kênh
2.2.1.2.Địa điểm thu mẫu:
* Điểm thu mẫu điều tra cơ bản:
- Kênh Tàu Hũ - Bến Nghé tại 3 địa điểm: Cầu ông Lãnh, cầu Nguyễn Tri Phương, Cầu chữ U
- Ngoài thiên nhiên tại các địa điểm: Quận l (Bến phà Thủ Thiêm,Thư viện tổng
hợp, Thảo cầm viên); Quận 5 (Bệnh viện Nguyễn Trãi, Đại học Y Dược TP.HCM);
Qu ận 10 (Hồ Kỳ Hoà,Công Viên Lê Thị Riêng); Quận 11 (Đầm Sen, Ao rau muống);
Qu ận 8 (Ao cá, Ao rau muống); Quận Thủ Đức (Ao sen, Ao rau muống, Ao cá);
Qu ận Bình Thạnh (Công viên Dạ Sài Gòn); Quận Tân Bình ( Công viên Hoàng
Văn Thu); Quận Bình Chánh (Ao sen, Ao cá); Quận Bình Tân (Ao cầu, Ao rau
muống)
Trang 40Đầm Sen, Ao cá Bình Chánh, Ao Sen Bình Chánh, Ao cầu Bình Tân, Công viên
Lê Thị Riêng, Ao cá Quận 8, Bệnh viện Nguyễn Trãi
2.2.1.3.Lượng nước lấy cho các thực nghiệm:
• Mẩu phân tích thúy lý - thúy hoa: lấy 01 lít vào các chai nhựa sạch
• Mẫu phân tích tảo: Mỗi địa điểm dùng vợt phytoplancton (vợt số 74) lấy vào các lọ nhựa 150ml
• Mẩu phân tích vi sinh vật: Lấy 500ml vào các chai đã khử trùng
• Mẫu để phân tích kim loại nặng: lấy 01 lít cho mỗi chỉ số
2.2.1.4.Cách thu m ẫu tảo:
Tảo được lấy bằng cách dùng vợt phytoplancton ( vợt số 74 ) kéo mẫu trên mặt nước Vợt được kéo nhiều lần, mẫu thu được cho vào lọ nhựa, cố định bằng Formalin bão hòa sao cho nồng độ Formalin trong mẫu vào khoảng 5%( đối với mẫu điều tra cơ
bản) và để sống không cố định formalin ( đối với mẫu nuôi cấy ).Thu mẫu ở hai dạng:
mẫu nổi và mẫu bám
Ghi chú trên mẫu các thông tin như: địa điểm thu mẫu, loại mẫu, ngày giờ thu
mẫu và chụp ảnh các địa điểm thu mẫu
2.2.2.D ụng cụ và phương pháp phân tích thành phần thủy lý, thủy hoá:
2.2.2.1.Đo ngay tại hiện trường:
Một số chỉ tiêu đo ngay tại hiện trường như: Nhiệt độ, PH, độ mặn, Ec, Eh, DO,
bằng các máy: WTW Multi 340 i ,máy Orion 230A, máy Orion 105A
2.2.2.2.Phân tích ở phòng thí nghiệm:
Đo các chỉ số như: Nhiệt độ, PH, ER c R, ER h R, DO, S‰ mỗi ngày lúc nuôi cấy bằng máy WTW Multi 340 i của Đức,máy Orion 230A, máy Orion 105A.ĐỘ trong đo bằng đĩa Secchi
lý tại Trung tâm chất lượng nước và môi trường - phân viện khảo sát quy hoạch thủy