Đánh giá khả năng xử lý nước thải nuôi tôm của mô hình đất ngập nước nhân tạo dòng chảy đứng bằng cỏ vetiver

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HÓA - NGUYỄN NGỌC TÍN Tên đề tài: ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NUÔI TÔM CỦA MÔ HÌNH ĐẤT NGẬP NƯỚC NHÂN TẠO DỊNG CHẢY ĐỨNG BẰNG CỎ VETIVER KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN KHOA HỌC Đà nẵng - 2018 ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KHOA HÓA Tên đề tài: ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NI TƠM CỦA MƠ HÌNH ĐẤT NGẬP NƯỚC NHÂN TẠO DÒNG CHẢY ĐỨNG BẰNG CỎ VETIVER KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN KHOA HỌC Sinh viện thực : NGUYỄN NGỌC TÍN Lớp : 14CQM Giáo viên hướng dẫn : ĐINH VĂN TẠC Đà Nẵng - 2018 Đ NHIỆM VỤ KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Ngọc Tín Lớp: 14CQM Tên đề tài: Đánh giá khả xử lý nước thải ni tơm mơ hình đất ngập nước nhân tạo dòng chảy đứng cỏ Vetiver  Nguyên liệu, dụng cụ thiết bị: Nguyên liệu: - Thùng, can nhựa để lấy mẫu - Loại thực vật có khả xử lý nước thải: sậy - Túi nilon - Thùng xốp - Ống nhựa PVC số phụ kiện (van, khớp nối) - Vật liệu lọc: đá 1x2, sỏi nhỏ, cát vàng, đá mịn  Dụng cụ: - Pipet loại - Phễu thủy tinh - Bình định mức loại - Đũa thủy tinh - Giấy lọc - Bình hút ẩm - Cốc thủy tinh - Ống nghiệm có nút vặn  Thiết bị: - Máy pH meter - Tủ sấy - Cân phân tích - Bếp đun COD - Máy đo quang UV-VIS - Bếp cách thủy - Bếp điện Nội dung nghiên cứu: Tiến hành kiểm tra chất lượng nước thải nuôi tôm trước xử lý, sau sử dụng mơ hình thí nghiệm đất ngập nước nhân tạo dòng chảy đứng sậy tiến hành kiểm tra khả xử lý + chất nhiễm mơ hình thơng qua tiêu: pH, NH , SS, COD, 3- PO4 Giáo viên hướng dẫn: TS Đinh Văn Tạc Ngày giao đề tài: 1/7/2017 Ngày hoàn thành: 23/4/2018 Chủ nhiệm Khoa Giáo viên hướng dẫn (Ký ghi rõ họ tên) (Ký ghi rõ họ tên) Sinh viên hoàn thành nộp báo cáo cho Khoa ngày 24 tháng năm 2018 Kết điểm đánh giá: Ngày….tháng….năm 2018 CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG (Ký ghi rõ họ tên) i LỜI CẢM ƠN Trong thời gian làm khoá luận tốt nghiệp, em nhận giúp đỡ, đóng góp ý kiến bảo nhiệt tình thầy cơ, gia đình bạn bè Trước tiên, em xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành tới thầy giáo TS Đinh Văn Tạc - giảng viên trường Đại học Sư phạm - Đại học Đà Nẵng định hướng bảo giúp đỡ em tận tình suốt q trình làm khố luận Em xin chân thành cảm ơn thầy cô khoa hóa - Trường Đại Sư phạm Đà Nẵng giảng dạy nhiều kiến thức, tạo điều kiện giúp đỡ em suốt q trình học tập hồn thành khoá luận Cuối em xin chân thành cảm ơn gia đình bạn bè ln ln tạo điều kiện quan tâm, giúp đỡ, động viên em suốt q trình học tập hồn thành khố luận tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn! Đà Nẵng, ngày 24 tháng 04 năm 2018 Sinh viên Nguyễn Ngọc Tín Khóa luận tốt nghiệp Trường đại học Sư phạm Đà Nẵng MỤC LỤC DANH MỤC BẢNG .i DANH MỤC HÌNH ii DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT iii MỞ ĐẦU CHƯƠNG I: TỔNG QUAN 1.1 Một số khái niệm 1.1.1 Khái niệm nước mặt 1.1.2 Khái niệm nước thải 1.1.3 Nước nuôi tôm [1] 1.1.4 Các vấn đề môi trường liên quan đến hoạt động nuôi tôm [3] .4 1.2 Các thông số đánh giá chất lượng nước thải thủy sản [2] 1.2.1 Chất rắn 1.2.2 Mùi 1.2.3 pH 1.2.4 Nhu cầu oxy sinh hóa BOD .8 1.2.5 Nhu cầu oxy hóa học COD 1.2.6 Oxy hòa tan DO 1.2.7 Nitơ .9 1.2.8 Photpho .9 1.3 Tổng quan mơ hình đất ngập nước ngầm nhân tạo [4] .9 1.3.1 Khái niệm 1.3.2 Giới thiệu mơ hình 1.3.3 Phân loại đất ngập nước ngầm nhân tạo 10 1.3.4 Cơ chế xử lý nước thải đất ngập nước ngầm [4][7][9] 12 1.3.5 Những thuận lợi khó khăn sử dụng hệ thống đất ngập nước nhân tạo để xử lý nước thải 19 1.4 Giới thiệu cỏ vetiver [5] 20 1.4.1 Đặt tính 20 1.4.2 Vai trò 22 1.4.3 Tình hình nghiên cứu [4] 23 1.5 Ứng dụng mơ hình đất ngập nước nhân tạo [4] 25 1.5.1 Tình hình nghiên cứu giới 25 1.5.2 Tình hình nghiên cứu Việt Nam 25 SVTH: Nguyễn Ngọc Tín LỚP: 14CQM CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 27 2.1 Đối tượng nghiên cứu 27 2.2 Nội dung nghiên cứu 27 2.3 Phương pháp nghiên cứu 27 2.3.1 Hóa chất, dụng cụ thiết bị 27 2.3.2 Các phương pháp nghiên cứu 29 2.3.3 Mơ hình thí nghiệm 32 CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 35 3.1 Mô hình đất ngập nước kiến tạo 35 3.2 Lấy mẫu nước 37 3.3 Phân tích tiêu đầu vào mẫu nước 38 3.4 Chạy mơ hình Kết nghiên phân tích tiêu đầu .39 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 46 TÀI LIỆU THAM KHẢO 48 Bảng 1.1 Cơ chế loại bỏ chất ô nhiễm Bảng 1.2 Vai trò thực vật trình xử lý nước thải Bảng 2.1 Hóa chất dùng phân tích mẫu nước Bảng 2.2 Một số dụng cụ thiết bị Bảng 2.3 Quy trình lập đường chuẩn K2Cr2O7 Bảng Bảng Quy trình Quy trình Bảng 3.1 Bảng ký hiệu mẫu Bảng Nồng độ đ Bảng Nồng độ c Bảng Nồng độ c i Khóa luận tốt nghiệp II III Q 20 Nhận xét: Từ kết phân tích ta thấy, khoảng 30 ngày đầu nồng độ chất chưa vượt quy chuẩn QCVN 02-19:2014/BNNPTNT, thời gian đầu nuôi tôm lượng thức ăn đưa vào hồ khơng nhiều, lượng thức ăn dư dẫn đến hàm lượng chất hữu nước Càng sau thời gian lưu nước hồ lâu, nước bị ô nhiễm Do lượng thức ăn cung cấp nhiều tơm bắt đầu trưởng thành lượng dư thừa nhiều Các tiêu vượt quy chuẩn cho phép QCVN 0219: 2014/BNNPTNT Trừ tiêu pH 3.4 Chạy mơ hình Kết nghiên phân tích tiêu đầu Nước ni tơm sau lấy phần xác định tiêu (mục 3.3), sau cho thể tích V= 5(l) vào thùng đựng tiến hành mở van khóa, nước ni tơm chạy xuống mơ hình Nước lưu mơ hình với khoảng thời gian lưu 24 48 Sau 24 ta tiến hành lấy mẫu phân tích ta kết bảng 3.5 Sau 48 ta lại tiến hành lấy mẫu phân tích ta kết bảng 3.3 39 Bảng 3 Nồng độ chất sau thời gian lưu 24 mơ hình COD Mẫu nước N29 N31 N33 N59 N61 N63 N89 N91 N93 Nhận xét: - Nồng độ chất hữu nước thải sau xử lí (phản ánh qua tiêu COD) giảm đáng kể đạt QCVN 02-19:2014/BNNPTNT Hiệu suất xử lí COD cỏ vetiver cao dao động khoảng 69,48%-83,6% - Hiệu suất xử lý SS nằm khoảng 72,47%-84,15% đạt QCVN 02-19 : 2014 / độ 17, 17,7 17,7 81,6 82 81, 100 100 10 BNNPTNT - Giá trị PH mơ hình có xu hướng giảm theo thời gian nằm khoảng 6,4-7,7 Sản phẩm trình phân hủy sinh học chất hữu điều kiện khí hệ thống chảy ngầm theo phương đứng acid hữu cơ, đồng thời trình Khóa luận tốt nghiệp Trường đại học Sư phạm Đà Nẵng + nitrate hóa xảy hệ thống thơng qua nồng độ NH giảm nước thải đầu nguyên nhân làm cho giá trị pH nước thải đầu thấp so với đầu vào (Vymazal et al., 1998) [9] - + Qua trình xử lý hàm lượng NH4 giảm so với giá trị đầu vào Đầu vào hệ + + thống với hàm lượng NH4 3,1-11,8 mg/l,sau xử lý NH4 đạt từ 0,83-1,71 mg/l Với hiệu suất xử lý dao động khoảng 72,26%-85,59% - Hiệu suất xử lí PO4 3- cao, hiệu suất nằm khoảng 80-86,76% Cơ chế loại bỏ P hệ thống ĐNN trình hấp phụ bề mặt chất (ở sử dụng cát), trình kết tủa, trình đồng hóa vào thể vi sinh thực vật (Vymazal, 2004; Trang, 2009) [9] Bảng Nồng độ chất sau thời gian lưu 48 mơ hình COD Mẫu Nồng độ (mg/l) N29 17,1 N31 17 N33 17,2 N59 79 N61 79,55 41 N63 79,3 N89 99,7 N91 99.89 N93 100 Nhận xét: - Dựa vào số liệu ta thấy, thời gian lưu khác hiệu suất xử lý củng khác Hiệu suất xử lý với T=48h cao so với T=24h Tuy nhiên hiệu suất chúng không chênh nhiều, cụ thể hiệu suất xử lý 24h 48h SS nằm khoảng 72,47-84,15% 77-84,58%; COD: 69,48-83,59% 70,52-83,76%; + 3- NH4 : 72,26-85,6% 76,67-87,3%; PO4 : 80-86,76% 81,5-87,35% - Do chọn thời gian lưu 24h mơ hình tối ưu 48h tiêu vừa đạt QCVN vừa giúp xử lý nhiều lưu lượng nước hơn, rút ngắn thời gian xử lý nước nuôi tơm trước thải mơi trường  Để có nhìn tổng quan việc so sánh thời gian lưu mẫu khác mơ hình Chúng tơi lập biểu đồ sau: Khóa luận tốt nghiệp Trường đại học Sư phạm Đà Nẵng 10 PH Đầu vào PH Đầu PH với T=24h Đầu PH với T=48h Hình Biểu đồ tổng hợp kết phân tích pH vetiver Nhận xét: Dựa vào biểu đồ 3.1 ta thấy giá trị pH sau xử lý giảm so với giá trị đầu vào không đáng kể Khoảng giá trị pH sau xử lý thích hợp cho hoạt động sống Đơn vị mg/l vi sinh vật Đầu vào COD Đầu COD với T=24h Đầu COD với T=48h Hình Biểu đồ tổng hợp kết phân tích COD vetiver Nhận xét: Từ số liệu biểu đồ 3.2 cho thấy: hàm lượng COD nước đầu vào có chênh lệch lớn đợt lấy mẫu, lớn đợt thứ (615 mg/l); nước sau xử lý có hàm lượng COD giảm mạnh, hiệu suất lớn lên đến 83,59% 43 vịmg/l Đơn Hình 3 Biểu đồ tổng hợp kết phân tích SS vetiver Nhận xét: Dựa vào biểu đồ 3.3 ta thấy hàm lượng SS sau xử lý có tăng dần theo thời gian (11,41 – 68,2 mg/l) giảm mạnh so với ban đầu Hiệu suất lớn đạt 84,15% vào ngày lấy mẫu thứ 31, thấp ngày thứ 91 Đ vị mg/l 3.5 ơn Đầu vào PO43- 3- Hình Biểu đồ tổng hợp kết phân tích PO4 vetiver Khóa luận tốt nghiệp Trường đại học Sư phạm Đà Nẵng 3- Nhận xét: Từ biểu đồ ta thấy thay đổi hàm lượng PO4 theo hướng 3- Đơn vị mg/l tích cực, giá trị đầu giảm mạnh so với giá trị đầu vào Khoảng giá trị PO sau xử lý khơng có chênh lệch lớn, thấp 0,35 mg/l cao 0,5 mg/l Đầu vào NH4+ Đầu NH4+ với T=24h Đầu NH4+với T=48h + Hình 3.5 Biểu đồ tổng hợp kết phân tích NH4 vetiver + Nhận xét: Dựa vào biểu đồ 3.5 ta thấy hiệu suất xử lý NH4 vetiver khoảng + 72,26-85,68% Giá trị đầu giảm mạnh so với giá trị ban đầu Nồng độ NH đợt lấy mẫu có chệnh lệch lớn 45 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Qua kết nghiên cứu mơ hình đất ngập nước nhân tạo trồng cỏ vetiver ta rút số kết luận sau: - Thời gian xử lý kéo dài hiệu suất xử lý mô hình cao Lượng chất nhiễm sau xử lý giảm đáng kể, nằm giới hạn cho phép QCVN 0219:2014/BNNPTNT- Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia sở nuôi tôm nước lợ - Khi sử dụng thực vật cỏ vetiver trình xử lý phát triển tốt vài có khả xử lý chất ô nhiễm hữu (COD), chất rắn lơ lửng, nitơ phốt nước mà khơng phải sử dụng thêm hóa chất khác Kiến nghị - Nghiên cứu thêm loại trồng khác huệ, thủy trúc… nhằm tìm loại phù hợp với điều kiện hệ thống ngầm đứng - Cần tiến hành nghiên cứu với mơ hình kéo dài thời gian (có thể qua vài vụ ni) để đánh giá hiệu suất xử lý tuổi thọ hệ thống - Cần nghiên cứu sâu (chú ý tới điều kiện thực tế thời tiết, nhiệt độ, ánh sáng) loại thực vật thủy sinh sinh trưởng phát triển bình thường, lưu lượng, thời gian lưu nước hệ thống xử lý để khả xử lý ln trì đạt hiệu cao - Tại Việt Nam, phương pháp xử lý nước thải bãi lọc ngầm trồng dòng chảy thẳng đứng mẻ, bước đầu số trung tâm công nghệ môi trường trường đại học áp dụng thử nghiệm, cho kết xử lý khả quan, khơng tốn nhiều diện tích, khơng cần trình độ kỹ thuật cao, vận hành đơn giản, chi phí vận hành thấp, khơng tốn hố chất lượng công nghệ xử lý khác Do nên ứng dụng rộng rãi mơ hình vào thực tế - Mơ hình ĐNN trồng dòng chảy thẳng đứng xử lý tốt cho loại nước thải nhiễm mức cao Vì nên nghiên cứu mơ hình để áp dụng với loại nước thải Khóa luận tốt nghiệp Trường đại học Sư phạm Đà Nẵng công nghiệp chế biến thực phẩm, thuỷ sản, nông sản nước thải từ làng nghề sản xuất bún, rượu, khu chăn nuôi, chế biến 47 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bùi Đắc Thuyết, Xử lý nước thải từ ao nuôi tôm thâm canh: Các giải pháp sinh học định hướng nghiên cứu [2] Đinh Hải Hà (2009), Phương pháp phân tích tiêu mơi trường, Viện Khoa học Công nghệ Quản lý môi trường, Đại học Công nghiệp TP Hồ Chí Minh [3] Lê Văn Cát, Đỗ Thị Hồng Nhung, Ngô Ngọc Cát, Nước nuôi thủy sản – Chất lượng giải pháp cải thiện chất lượng, Nhà xuất khoa học kỹ thuật Hà Nội [4] Chuyên đề “Tổng quan đất ngập nước đất ngập nước nhân tạo” [5] Nguyễn Văn Trường, Lê Văn Bình, Cao Xuân Phong, Nguyễn Thị Thanh Hằng, Phan Thị Hà Nhi, Nghiên cứu khả sử dụng cỏ vetiver để kiểm sốt chất lượng mơi trường nước ni tôm xã Tam Giang, huyện Núi Thành, tỉnh Quảng Nam [6].Công Ty Cổ Phần Dịch Vụ Thủy Sản Cát Hải, Báo cáo xả thải vào nguồn nước Công ty Cổ phần Chế biến Dịch vụ Thủy sản Cát Hải [7] Sim Cheng Hua, The use of constructed wetlands for wastewater treatment, First Edition February 2003, Malaysia office 24pp [8] Paul Truong and et al (2002), Vetiver grass for saline land rehabilitation under tropical and maditerrranean climate, Saline Lands National Conference, Fremantle, Australia [9] Vymazal et al, 1998, Removal mechanisms and types of constructed wetlands In: Constructed wetlanda for wastewater treatment in Europe, Backhuys publishers, Leiden, The Netherlands, pp 17-66 [10] http://qlkh.tnu.edu.vn/theme/details/708/nghien-cuu-cong-nghe-bai-loc-ngam- trong-cay-de-xu-ly-nuoc-thai-chan-nuoi-trong-dieu-kien-tinh-thai ... ĐÁNH GIÁ KHẢ NĂNG XỬ LÝ NƯỚC THẢI NI TƠM CỦA MƠ HÌNH ĐẤT NGẬP NƯỚC NHÂN TẠO DỊNG CHẢY ĐỨNG BẰNG CỎ VETIVER KHĨA LUẬN TỐT NGHIỆP CỬ NHÂN KHOA HỌC Sinh viện thực : NGUYỄN NGỌC TÍN Lớp : 14CQM Giáo... tài: Đánh giá khả xử lý nước thải nuôi tôm mô hình đất ngập nước nhân tạo dòng chảy đứng cỏ Vetiver  Nguyên liệu, dụng cụ thiết bị: Nguyên liệu: - Thùng, can nhựa để lấy mẫu - Loại thực vật có khả. .. phạm Đà Nẵng Hình 1.1 Sơ dồ đất ngập nước kiến tạo chảy ngầm theo chiều ngang b Đất ngập nước kiến tạo chảy ngầm theo chiều đứng Trong đất ngập nước ngầm dòng chảy đứng, nước thải chảy từ xuống