Nghiên cứu các ứng dụng sinh thái để xử lý nước thải với hàm lượng chất hữu cơ cao

ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - VŨ HỒNG NHUNG NGHIÊN CỨU CÁC ỨNG DỤNG SINH THÁI ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC THẢI VỚI HÀM LƯỢNG CHẤT HỮU CƠ CAO Chuyên ngành: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG Mã số : 60 44 03 01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN THỊ LOAN Hà Nội – Năm 2013 Comment [BLm1]: Em không nhớ mã số ghi QĐ, cô xem giúp em với ĐẠI HỌC QUỐC GIA HÀ NỘI TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - VŨ HỒNG NHUNG NGHIÊN CỨU CÁC ỨNG DỤNG SINH THÁI ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC THẢI VỚI HÀM LƯỢNG CHẤT HỮU CƠ CAO Chuyên ngành: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG Mã số : 60 44 03 01 LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN THỊ LOAN Hà Nội – Năm 2013 Comment [BLm2]: Em không nhớ mã số ghi QĐ, cô xem giúp em với LỜI CẢM ƠN Trước tiên, xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc tới PGS.TS Nguyễn Thị Loan – Giảng viên Khoa Mơi trường tận tình hướng dẫn truyền đạt kinh nghiệm quý báu cho tơi suốt q trình thực tập làm luận văn tốt nghiệp Để hoàn thành luận văn này, nhận nhiều hỗ trợ trình làm thực nghiệm từ cán bộ, học viên, sinh viên thuộc Phòng Thí nghiệm Bộ mơn Cơng nghệ môi trường Bộ môn Thổ nhưỡng - Khoa Mơi trường Đồng thời, tơi xin bày tỏ lòng biết ơn chân thành đến tập thể thầy cô giáo Khoa Môi trường, Trường Đại học Khoa học tự nhiên – Đại học Quốc gia Hà Nội truyền thụ kiến thức q báu cho tơi suốt q trình học tập Cuối cùng, tơi xin cảm ơn gia đình, bạn bè, người quan tâm giúp đỡ động viên, khuyến khích tơi suốt thời gian qua để tơi hồn thành luận văn tốt Tuy có cố gắng định thời gian trình độ có hạn nên chắn luận văn có nhiều thiếu sót hạn chế định Kính mong nhận góp ý thầy cô bạn Hà Nội, tháng 12 năm 2013 Học viên cao học Vũ Hồng Nhung MỤC LỤC MỞ ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Phương pháp xử lý nước thải công nghệ sinh thái 1.1.1 Xử lý nước thải Thực vật thủy sinh 1.1.2 Xử lý nước thải Động vật thủy sinh 19 1.2 Ưu, nhược điểm phương pháp xử lý nước thải công nghệ sinh thái 23 1.3 Đặc trưng nước thải ô nhiễm chất hữu cao 24 1.4 Một số nghiên cứu ứng dụng công nghệ sinh thái xử lý nước thải 26 1.4.1 Tình hình nghiên cứu giới 26 1.4.2 Tình hình nghiên cứu nước 27 1.4.3 Những nghiên cứu trước xử lý nước thải làng nghề sản xuất bún 28 CHƯƠNG ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 30 2.1 Đối tượng nghiên cứu 30 2.2 Phương pháp nghiên cứu 30 2.2.1 Phương pháp thu thập tài liệu liên quan 30 2.2.2 Phương pháp nghiên cứu phòng thí nghiệm 30 CHƯƠNG KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN 36 3.1 Hiện trạng công nghệ sản xuất quản lý nước thải 36 3.1.1 Điều kiện tự nhiên vùng nghiên cứu 36 3.1.2 Điều kiện kinh tế- xã hội vùng nghiên cứu 36 3.1.3 Quy trình sản xuất bún 37 3.1.4 Hiện trạng quản lý nước thải làng nghề bún Phú Đô 39 3.2 Kết đánh giá trạng nước thải làng Bún Phú Đô 41 3.3 Kết nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất bún theo phương pháp sử dụng TVTS 42 3.3.1.Tốc độ hiệu xử lý COD 42 3.3.2 Tốc độ hiệu xử lý TSS 44 3.3.3 Tốc độ hiệu xử lý N-NO3- 45 3.3.4 Tốc độ hiệu xử lý NH4+ 47 3.3.5 Tốc độ hiệu xử lý PO43- 48 3.3.6 Đánh giá hiệu xử lý nước thải loại thực vật thủy sinh 49 3.4 Kết nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất bún theo mô hình lựa chọn 51 3.5 So sánh hiệu xử lý nước thải sản xuất bún qua hai phương pháp khác 53 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 55 TÀI LIỆU THAM KHẢO 57 PHỤ LỤC 60 CÁC CHỮ VIẾT TẮT TRONG LUẬN VĂN BOD Nhu cầu oxy sinh hóa BTNMT Bộ Tài ngun Mơi trường COD Nhu cầu oxy hóa học ĐNN Đất ngập nước ĐNNNT Đất ngập nước nhân tạo FWS Đất ngập nước dòng chảy bề mặt HF Đất ngập nước dòng chảy ngang QCVN Quy chuẩn Việt Nam TSS Tổng chất rắn lơ lửng TVTS Thực vật thủy sinh VF Đất ngập nước dòng chảy thẳng đứng VSV Vi sinh vật DANH MỤC BẢNG Bảng 3.1 Lượng nước thải công đoạn sản xuất bún 40 Bảng 3.2 Đặc trưng nước thải sản xuất bún cống chung cuối làng nghề bún Phú Đô .41 Bảng 3.3 Hiệu xử lý COD nước thải sản xuất bún 43 Bảng 3.4 Hiệu xử lý TSS nước thải sản xuất bún .44 Bảng 3.5 Hiệu xử lý N-NO3- nước thải sản xuất bún 45 Bảng 3.6 Hiệu xử lý NH4+ nước thải sản xuất bún 47 Bảng 3.7 Hiệu xử lý PO43- nước thải sản xuất bún 48 Bảng 3.8 Hiệu xử lý thông số chất lượng nước thải loài TVTS 50 Bảng 3.9 Kết xử lý nước thải làng nghề bún Phú Đô 52 Bảng 3.10 So sánh hiệu xuất xử lý nước thải sản xuất bún hai phương pháp 53 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Các lồi thực vật thủy sinh điển hình 11 Hình 1.2 Các hệ đất ngập nước nhân tạo xử lý nước thải 12 Hình 1.3 Hệ thống đất ngập nước nhân tạo với dòng chảy mặt (FWS) 13 Hình 1.4 Hệ thống đất ngập nước nhân tạo với thực vật trôi 15 Hình 1.5 Hệ thống đất ngập nước dòng chảy ngầm nằm ngang 17 Hình 1.6 Hệ thống đất ngập nướcnhân tạo dòng chảy thẳng từ xuống 18 Hình 1.7 Hệ thống đất ngập nước nhân tạo với dòng chảy thẳng đứng từ lên 19 Hình 1.8 Một số lồi động vật thủy sinh có khả xử lý nước thải 21 Hình 2.1 Nghiên cứu ni trồng lồi TVTS để xử lý nước thải 32 Hình 2.2 Mơ hình xử lý nước thải làng nghề bún Phú Đơ 32 Hình 2.3.Các cơng đoạn tiến hành xử lý nước thải làng bún Phú Đô 34 Hình 2.4 Cơng đoạn thiết lập hệ thống ĐNN nhân tạo-dòng chảy bề mặt 35 Hình 3.1 Quy trình sản xuất bún 39 Hình 3.2 Sự thay đổi nồng độ COD đợt lấy mẫu 43 Hình 3.3 Sự thay đổi nồng độ TSS đợt lấy mẫu 44 Hình 3.4 Sự thay đổi nồng độ N-NO3- đợt lấy mẫu 46 Hình 3.5 Sự thay đổi nồng độ NH4+ đợt lấy mẫu 47 Hình 3.6 Sự thay đổi nồng độ PO43- đợt lấy mẫu 49 Hình 3.7 Hiệu xử lý nước thải loài TVTS 50 Hình 3.8 Mẫu nước thải đầu vào nước thải đầu khỏi mơ hình xử lý 51 Hình 4.1 Đường chuẩn amoni 63 Hình 4.2 Đường chuẩn N-NO3- 64 Hình 4.3 Đường chuẩn PO43- 65 MỞ ĐẦU Nền kinh tế - xã hội nông nghiệp nước ta hình thành phát triển từ lâu đời với lịch sử lâu dài dựng nước giữ nước dân tộc Trong suốt tiến trình phát triển lâu dài ấy, làng nghề truyền thống hình thành phát triển nông thôn Việt Nam đóng vai trò quan trọng kinh tế Sự phát triển làng nghề khơng góp phần giải việc làm cho nhiều lao động, nâng cao thu nhập cho người dân địa phương nói riêng mà góp phần vào phát triển kinh tế nước nói chung Đặc biệt, kinh tế thị trường với sách phát triển kinh tế nhiều thành phần nước ta nay, làng nghề truyền thống phát triển mạnh mẽ Sự phát triển làng nghề đem lại nhiều lợi ích kinh tế song song với tiềm ẩn nguy gây ô nhiễm môi trường Thực trạng ô nhiễm môi trường làng nghề truyền thống sở ngành nghề nông thôn ngày gia tăng Nguyên nhân ý thức bảo vệ môi trường người trình sản xuất thấp, loại chất thải khơng thu gom xử lý triệt để trước thải mơi trường, dẫn đến tình trạng nhiễm môi trường diễn nghiêm trọng làng nghề truyền thống Việt Nam Là làng nghề truyền thống tiếng thành phố Hà Nội, làng nghề sản xuất bún Phú Đô phải đối mặt với vấn đề ô nhiễm môi trường Từ trước tới nay, nước thải làng nghề xả trực tiếp xuống mương chung làng mà không qua hệ thống xử lý nước thải Vì vậy, nước thải làng nghề bún Phú Đô tình trạng bị nhiễm hữu nặng nề với nồng độ nitơ, photpho hàm lượng BOD, COD nước thải lớn Thực tế cấp bách đòi hỏi phải xây dựng phương pháp xử lý nước thải tối ưu cho làng nghề Trên giới việc nghiên cứu ứng dụng biện pháp xử lý nước thải theo hướng sinh thái phát triển mạnh mẽ ưu điểm vượt trội như: chi phí đầu tư vận hành thấp, phù hợp với điều kiện khí hậu, thân thiện mơi trường Đặc biệt Việt Nam, kinh phí dành cho xử lý bảo vệ mơi trường thấp, việc học hỏi kinh nghiệm, nghiên cứu áp dụng công nghệ theo hướng sinh thái để xử lý nước thải nói chung nước thải làng nghề nói riêng vô cần thiết Xuất phát từ yêu cầu thực tiễn đó, khn khổ luận văn thực đề tài: “Nghiên cứu ứng dụng sinh thái để xử lý nước thải với hàm lượng chất hữu cao” với nội dung sau: - Đánh giá trạng xác định đặc trưng nước thải sản xuất bún làng nghề bún Phú Đô - Đánh giá hiệu xử lý nước thải số lồi thực vật thủy sinh tiêu biểu, thơng dụng - Xây dựng mơ hình sử dụng ao ni trồng thực vật thủy sinh kết hợp hệ thống đất ngập nước nhân tạo-dòng chảy bề mặt để xử lý nước thải cho làng nghề bún Phú Đô - Thử nghiệm xử lý nước thải làng nghề bún Phú Đô theo mơ hình lựa chọn  Bèo Tây xử lý tốt TSS (84,27%), COD (85,63%); tiêu lại đạt mức với N-NO3- (68,45%), N-NH4+ (64,42%), PO43- (60,36%)  Bèo Cái thể khả xử lý tiêu mức trung bình với hiệu khoảng từ 60 – 75%  Rau Ngổ dại có hiệu xử lý loại thực vật thủy sinh, COD đạt mức trung bình (60,63%), lại mức thấp (từ 30 – 50%)  Rau Má có khả xử lý tốt COD (80,31%), NNO3- (49,03%), tiêu khác mức trung bình (khoảng 50 – 60%) Như đánh giá Thủy trúc lồi có khả xử lý tiêu nhiễm nước thải lớn nhất, sau bèo Tây xử lý rau Ngổ dại Tuy nhiên, phần xây dựng mơ hình xử lý nước thải cho làng nghề bún Phú Đô lựa chọn sử dụng bèo Tây kết hợp với hệ thống ĐNN nhân tạo bèo Tây đáp ứng yêu cầu hiệu xử lý, mức độ phổ biến, hiệu kinh tế đặc biệt khả thu hồi sinh khối cao lồi lại 3.4 Kết nghiên cứu xử lý nước thải sản xuất bún theo mơ hình lựa chọn Chất lượng nước thải đầu vào đầu mơ sau: Hình 3.8 Mẫu nước thải đầu vào nước thải đầu khỏi mơ hình xử lý 51 Bảng 3.9 Kết xử lý nước thải làng nghề bún Phú Đô STT Chỉ tiêu COD (mgO/L) pH TSS (mg/L) NO3(mg/L) NH4+ (mg/L) PO43(mg/L) Đầu vào QCVN Đầu QCVN 40:2011/BTNMT 14:2008/BTNMT Hiệu (Loại B) (Loại B) xử lý (%) 720 54 150 - 92,5 6,97 7,01 5,5-9 5-9 - 540 43 100 100 92,03 24,793 8,44 - 50 66 24,19 8,86 - 10 63,37 11,645 2,012 - 10 82,7 Nhận xét chung: Mơ hình kết hợp ao bèo Tây hiếu khí với hệ thống ĐNN nhân tạodòng chảy bề mặt để xử lý nước thải làng nghề bún Phú Đô tiến hành thời gian tháng (2 tháng ao bèo Tây tháng hệ thống ĐNN nhân tạo), cho kết sau: COD nước thải giảm từ 720 mg/L xuống 54 mg/ L nhỏ QCVN 40:2011/BTNMT, hiệu xuất xử lý đạt 92,5 % Giá trị TSS giảm từ 540 mg/L xuống 43 mg/L Nồng độ PO43cũng giảm từ 11,645 mg/L xuống 2,012 mg/L Chỉ tiêu NO3- NH4+ giảm từ 63,37 % đến 66 % pH tăng nằm giới hạn cho phép Sau qua mơ hình xử lý, tất tiêu xem xét đạt quy chuẩn loại B nước thải sinh hoạt QCVN 14:2008/BTNMT quy chuẩn nước thải công nghiệp QCVN 40:2011/BTNMT Kết cho thấy mơ hình kết hợp ao bèo Tây hiếu khí với hệ thống ĐNN nhân tạo-dòng chảy bề mặt xử lý tốt nước thải làng bún Phú Đô 52 3.5 So sánh hiệu xử lý nước thải sản xuất bún qua hai phương pháp khác Luận văn so sánh với nghiên cứu gần để đánh giá hiệu khả ứng dụng hai phương pháp - Phương pháp xử lý lọc sinh học ngập nước (2009) tác giả Hà Minh Ngọc: tiêu ban đầu sau: COD=1357,5 mg/L, NH4+= 15,42 mg/L, NO3-= 0, 56 mg/L, pH= 7,05 mg/L xử lý qua hệ thống lọc sinh học kị khí khí sau 24 cho kết quả: COD= 26,2 mg/L, NH4+ = 0,36 mg/L, NO3-= 0, 05 mg/L , pH= 8,07 mg/L - Phương pháp xử lý nước thải mô hình kết hợp ao bèo Tây với hệ thống ĐNN: tiêu ban đầu sau: COD= 720 mg/L, NH4+= 24,19 mg/L, NO3-= 24,793 mg/L, pH= 6,97 mg/L sau tháng qua mơ hình xử lý kết đầu sau:COD= 54 mg/L, NH4+= 8,86 mg/L, NO3-= 8,44 mg/L, pH= 7,01 mg/L Bảng 3.10 So sánh hiệu xuất xử lý nước thải sản xuất bún hai phương pháp Hiệu xuất xử lý (%) Chỉ tiêu Phương pháp lọc Mơ hình kết hợp ao sinh học ngập nước bèo Tây với hệ thống ĐNN COD 92,5 98,07 NO3- 66 91,07 NH4+ 63,37 97,66 Nhận xét chung: Qua bảng cho thấy hiệu xử lý ba thông số COD, NO3-NH4+ phương pháp lọc sinh học ngập nước cao mơ hình kết hợp ao bèo Tây với hệ thống ĐNN Như việc sử dụng vi sinh vật xử lý nước thải mang lại hiệu cao nhanh so với phương pháp sử dụng thực vật thủy sinh Tuy nhiên, điểm hạn chế phương pháp lọc sinh 53 học trước hết điều kiện tạo mơi trường kị khí hiếu khí cho vi sinh vật hoạt động khó khăn, thứ hai trình độ văn hóa dân cư làng nghề thấp, kinh phí cho hoạt động bảo vệ mơi trường hạn hẹp phương pháp lọc sinh học không áp dụng vào thực tế Ngược lại, phương pháp sử dụng TVTS hiệu xử lý mang tính chất lâu dài có ưu điểm dễ thực hiện, dễ áp dụng cho lưu lượng nước thải lớn, phù hợp với diện tích đất chưa sử dụng làng nghề, thân thiện với môi trường Do đó, mơ hình kết hợp ao bèo Tây với hệ thống ĐNN phù hợp áp dụng cho xử lý nước thải cho làng nghề bún Phú Đô phương pháp lọc sinh học ngập nước 54 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận Từ kết nghiên cứu trình bày phần chúng tơi xin rút số kết luận sau: 1/ Nước thải sản xuất bún hệ thống cống chung cuối làng Phú Đô không qua hệ thống xử lý nước thải mà đổ trực tiếp xuống mương chung làng trước đổ vào sông Nhuệ Hiện trạng chất lượng nước thải sản xuất bún sau: pH đạt giá trị trung tính, hàm lượng tinh bột cao bị ô nhiễm hữu nặng nề, COD cao gấp 2,6-8,53 lần so với QCVN 40:2011/BTNMT loại B (hàm lượng COD khoảng 400-1280 mg/L) Hàm lượng TSS khoảng 320-712 mg/L, cao gấp 3.2-7.12 lần so với QCVN 14:2008/BTNMT loại B Hàm lượng PO43- đạt 6,03-12,06 mg/L vượt QCVN 14:2008/BTNMT (10 mg/L), hàm lượng NH4+ đạt 12-32 mg/L cao gấp 1,2 đến 3,2 lần so với QCVN 14:2008/BTNMT, hàm lượng NO3- nằm giới hạn cho phép Đây loại nước thải thuận lợi cho việc xử lý phương pháp sinh học; 2/ Đã tiến hành xử lý nước thải loại thực vật thủy sinh Thủy trúc, bèo Tây, bèo Cái, Rau Ngổ dại, rau Má Kết phân tích chất lượng nước thải sau 24 ngày xử lý cho thấy tiêu COD, TSS, NO3-, NH4+, PO43-, pH đạt quy chuẩn nước thải sinh hoạt 14:2008/BTNMT-loại B cho phép thải vào mơi trường Trong đó, thủy trúc loại TVTS có khả xử lý tiêu ô nhiễm cao với hiệu xử lý COD lên tới 90,00%, PO43- 74,79% N-NH4+ 72,74 % Tiếp sau Thủy trúc bèo Tây, khả loại bỏ TSS bèo Tây đáng ý với hiệu suất đạt 84,27%, COD 85,63%; tiêu lại đạt mức 60% Ngồi ra, lồi TVTS lại cho thấy khả loại bỏ chất ô nhiễm mức trung bình Qua kết đánh giá mức độ loại bỏ tiêu ô nhiễm lồi TVTS nói trên, chúng tơi đề xuất sử dụng bèo Tây mơ hình xử lý nước thải làng nghề bún Phú Đơ bèo Tây đáp ứng khả xử lý chất ô nhiễm vừa đảm bảo tính thơng dụng hiệu kinh kế lồi lại; 55 3/ Đã tiến hành thực nghiệm mơ hình xử lý nước thải cho làng nghề bún Phú Đô kết hợp ao bèo Tây hiếu khí với hệ thống ĐNN nhân tạo Kết phân tích chất lượng nước đầu khỏi mơ hình cho thấy mơ hình có khả xử lý nước thải sản xuất bún đạt QCVN14:2008/BTNMT Hiệu xử lý COD đạt 92,5 %, TSS đạt 92,03%, PO43- đạt 82,7%, tiêu nitơ 60% 4/ Đã so sánh hiệu tính ứng dụng hai phương pháp xử lý nước thải sản xuất bún lọc sinh học nhập nước mô hình kết hợp ao bèo Tây với hệ thống ĐNN, cho thấy hiệu xử lý phương pháp lọc sinh học nhanh cao mơ hình kết hợp ao bèo Tây với hệ thống ĐNN, nhiên thực tế mơ hình kết hợp ao bèo Tây với hệ thống ĐNN có khả ứng dụng cao đáp ứng hiệu xử lý, tiết kiệm kinh phí dễ thực Kiến nghị Trong trình thực đề tài, thời gian điều kiện thí nghiệm có hạn nên chúng tơi xin đưa số hướng nghiên cứu sau: 1/ Nghiên cứu mối quan hệ thành phần khác tảo, VSV, động vật phù du yếu tố thời tiết đến khả xử lý nước thải TVTS 2/ Đề nghị tính tốn ứng dụng mơ hình xử lý nước thải sản xuất bún thực tiễn 56 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu tiếng việt Nguyễn Việt Anh (2006), Xử lý nước thải sinh hoạt bãi lọc ngầm trồng dòng chảy thẳng đứng, Seminar on Constructed wetlands for wastewater treatment, Trung tâm kỹ thuật môi trường đô thị khu công nghiệp (CEETIA), ĐH Xây dựng Hà Nội Lê Huy Bá, Lâm Minh Triết (2005), Sinh thái môi trường ứng dụng, NXB Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội Lê Văn Cát (1999), Cơ sở hóa học kĩ thuật xử lý nước, NXB Thanh Niên, Hà Nội Đặng Kim Chi, Nguyễn Ngọc Lân, Trần Lệ Minh (2012), Làng nghề Việt nam môi trường, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội Nguyễn Thị Mai Hương (2005), Sử dụng hệ thống đất ngập nước nhân tạo để xử lý nước thải sinh hoạt, Luận văn Thạc sỹ Khoa học Môi trường, trường ĐHKHTN, Hà Nội Lê Gia Hy, Phạm Kim Dung, Trần Đình Mấn (1998), Nghiên cứu bùn hoạt tính để xử lý nước thải Phú Đơ biện pháp sinh học, Tuyển tập báo cáo khoa học hội nghị Mơi trường tồn quốc, Hà Nội Lê Văn Khoa (chủ biên), Nguyễn Xuân Cự, Bùi Thị Ngọc Dung, Lê Đức, Trần Khắc Việt, Cái Văn Tranh (2000), Phương pháp phân tích đất, nước, phân bón, trồng, NXB Giáo dục, Hà Nội Đặng Đình Kim, Lê Đức, Trần Văn Tựa, Bùi Thị Kim Anh, Đặng Thị An (2011), Xử lý ô nhiễm môi trường thực vật, Nhà xuất nông nghiệp, Hà Nội Lưu Minh Loan (2003), Nghiên cứu bước đầu xử lý nước thải làng nghề sản xuất bún Phú Đơ biện pháp bùn hoạt tính, Luận văn Thạc sỹ Khoa học Môi trường, Trường ĐHKHTN, Hà Nội 10 Lương Đức Phẩm (2002), Công nghệ xử lý nước thải phương pháp sinh học, Nhà xuất Giáo dục, Hà Nội 57 11 Dương Đức Tiến, Nguyễn Minh Giản, Trần Hải Linh (2005), Hấp thụ chất ô nhiễm môi trường nước thực vật-hướng phát triển công nghệ sinh học xử lý nước thải, Tuyển tập Báo cáo khoa học, Hội nghị mơi trường tồn quốc năm 2005, Hà Nội Tài liệu tiếng anh 12 Andersson J.L, S.Kallner Bastviken and K.S.Tonderski, Free water surface wetlands for wastewater treatment in Sweden-nitrogen and phosphorus removal 13 Billore, S.K., Singh, N., Sharma, J.K., Dass, P., Nelson, R.M.(1999), Horizontal subsurface flow gravel bed constructed wetland with Phragmites Karka in Central India, Water Science and Technology,163-171 14 Cooper, P.F., Findlater, B.C., Editors.(1990) Constructed Wetlands in Water Pollution Control, Pergamon Press, New York 15 Cooper, P.F., J.A Hobson, Sewage Treament by Reed Bed Systems: the Present Situation in the United Kingdom in : Constructed Wetlands for Wastewater Treatment: Municipal, Industrial and Agricultural, D.Hammer 16 Donald S Brown et al.(2000), Constructed Wetlands Treatment of Municipal Wastewaters, USEPA-NREPA-NRMRL 17 Jan Vimazal Lenka Kropfelova (2008) Wastewater Treatment in Constructed Wetlands with Horizontal Sub-Surface Flow 18 Kadlec, R.H., Knight, R.L., Vymazal, J., Brix, H., Cooper, P., Haberl, R.(2000), Constructed wetlands for pollution control,IWA Publishing, London, 156p 19 Lee, B.H., Scholz, M (2006) What is the role of Phragmites australis in experimental constructed wetland filters treating urban runoff? Ecological Engineering, 87-95 20 Peter D.Jenssen, Trond Mohlum, Tore Krogstad and Lasse Vrale (2005), High Performance Constructed Wetlands for Cold Climates, Journal of Environmental Science and Health 58 21 Tuan, L.A., Guido, W., Viet, L.H.(2005), An experimental constructed subsurface flow wetland for domestic wastewater treatment at CanTho University, Vietnam Paper presented in SANSED International Workshop, CanTho University, Vietnam 22 Vymalzal, J., Brix, H., Cooper, P.F., Green, M.B., Haberl, R (Eds.) (1998), Constructed wetlands for wastewater treatment in Europe Backhuys Pub., Leiden, 366p 23 Vymazal, J., Krofelova, L.(2005), Growth of Phragmites australis and Phalaris arundinacea in constructed wetlands for wastewater treatment in the Czech Republic, Ecological Engineering, 25, 606-621 24 Windham, L., Ehrenfeld, J.G.(2003), Net impact of a plant invasion on nitrogen-cycling processes within a brackish tidal marsh, Ecological Applications, 13(4), 883-896 Các trang web tham khảo 25.http://thanglong.cinet.vn/Pages/ArticleDetail.aspx?siteid=1&sitepageid=59 &articleid=613 26 http://www.imv-hanoi.com/fr-FR/Home/NewsDetails.aspx?NewsID=1365 27 http://vov.vn/Xa-hoi/10-ty-dong-xay-dung-2-nha-may-xu-ly-nuoc-thai-oHa-Noi/117029.vov 28.http://www.monre.gov.vn/v35/default.aspx?tabid=428&CateID=24&ID=11 4972&Code=V3LR114972 59 PHỤ LỤC Hóa chất dụng cụ a Hóa chất + K2Cr2O7 (Kali dicromat) dạng tinh thể + H2SO4 đặc (98,8%) + Ag2SO4 (Bạc sunfat) + HgSO4 (Thủy ngân sunfat) + Axit sunfamic + Diphenylamine + Chỉ thị Feroin + Muối Mohr + KNaC4H4O6 (Kali-natri tactrat) + KI (Kali iotua) + HgI2 (Thủy ngân iotua) + NaOH (Natri hidroxit) + NH4Cl (amoniclorua) + NH4MoO4 (Amoni Molipđat) + Axit ascorbic + Nước cất b.Dụng cụ + Máy phá mẫu COD (TR320), Đức + Tủ sấy, Model 1430D, Đức + Máy trắc quang + Máy đo pH Metler, Model XT 1200C, Thụy Sỹ + Cân kỹ thuật 10-2 g Precisa, Model XT 1200C, Thụy Sỹ + Cân phân tích 10-4g Ohaus, Model AR 2140, Thụy Sỹ Và số thiết bị phụ trợ khác 60 2.Xác định số tiêu nước thải làng nghề bún Phú Đô a Xác định số COD phuơng pháp đicromat Nguyên tắc: Theo phương pháp này, mẫu đun hồi lưu nhiệt độ 150oC với K2Cr2O7 mơi trường H2SO4 đặc có Ag2SO4 làm xúc tác ( Ag2SO4 dùng để thúc đẩy q trình oxy hóa chất hữu có phân tử lượng thấp) theo phản ứng: Ag2SO4 Cr2O72- + 14H+ + 6e 2Cr3+ + 7H2O Nếu mẫu nước có nồng độ ion Cl- cao (>= 300 mg/L) tham gia vào phản ứng sau: Cr2O72- + 6Cl- + 14H+ 3Cl- + 2Cr3+ + 7H2O Điều cản trở trình xác định COD, để tránh ảnh hưởng ion người ta thêm HgSO4 để tạo phức với Cl- Ngồi ảnh hưởng Cl- phải kể đến cản trở NO2- Tuy nhiên với hàm lượng NO2- từ 1-2 mg/L ảnh hưởng NO2- không đáng kể Để loại bỏ ảnh hưởng NO2- cần thêm lượng axit sunfamic với tỷ lệ 10mg/1mg NO2- Sau q trình oxy hóa chất hữu K2Cr2O7, số COD xác định qua việc chuẩn độ lượng dư Cr2O72- Fe2+ với thị Feroin Điểm kết thúc chuẩn độ dung dịch chuyển từ màu xanh sang màu đỏ nâu theo phản ứng: 6Fe2+ + Cr2O72- + 14H+ 6Fe3+ Cr3+ + 7H2O Quy trình phân tích: Lấy vào ống phá mẫu 2,5 mL mẫu, thêm vào 2,5 mL dung dịch phản ứng 2,0 mL thuốc thử axit Đem đun máy phá mẫu COD nhiệt độ 150oC vòng 2h Lấy để nguội, nhỏ 1-2 giọt diphenylamine chuẩn độ muối Mohr 0,1N dung dịch chuyển từ màu xanh sang đỏ nâu Công thức tính: (mgO2/L) 61 Trong đó: - a: Thể tích muối Mohr dùng để chuẩn độ mẫu trắng (mL) - b: Thể tích muối Mohr dùng để chuẩn độ mẫu cần phân tích (mL) - N: Nồng độ muối Mohr (0.1N) - S: Đương lượng gam oxy (8) - V: Thể tích mẫu cần phân tích (2,5 mL) b Xác định nồng độ amoni phương pháp Nessler Nguyên tắc: Amoni môi trường kiềm phản ứng với thuốc thử Nessler (K2HgI4) tạo thành phức có màu vàng hay nâu sẫm tuân theo phương trình sau Cường độ màu phức phụ thuộc vào nồng độ amoni có nước Độ nhạy phức 0.25 microgam amoni, giới hạn pha loãng 1 2.107 Dùng phương pháp trắc quang để xác định nồng độ amoni : Đo mật độ quang hỗn hợp phản ứng bước sóng 420 nm - Các amin thơm amin béo làm đục dung dịch cho thuốc thử Nessler vào nên cần loại bỏ trước xác định - Cl2 gây ảnh hưởng nên cần loại bỏ Để loại trừ ảnh hưởng, người ta chưng cất mẫu bình Kjeldahl với đệm borat (pH = 9.5) Mẫu sau chưng cất đưa vào bình có chứa sẵn axit boric 2% Sau cho mẫu tác dụng với thuốc thử nessler môi trường kiềm - Lượng N-NH4+ cao 250µg 50 mL dung dịch có tượng tăng mạnh huyền phù trắng đục tạo thành kết tủa phức hợp amoni làm dung dịch đậm màu Trong trường hợp phải điều chỉnh lượng mẫu cho nhỏ 250 µg N-NH4+ 50mL mẫu sử dụng phương pháp khác 62 - Các cation tạo thành hydroxit khơng tan như: Ca, Mg, Mn, Fe; hợp chất hữu số chất không tan nguyên nhân gây cản trở đến độ xác phương pháp Các bước tiến hành đo nồng độ amoni Chuẩn bị hóa chất: -Dung dịch Xenhet: Hòa tan 50g KNaC4H4O6 (Kali-Natri tactrat) 100 mL nước cất, đun sôi thời gian để loại hết NH3 Sau thêm nước cất đến vạch mức - Thuốc thử Nessler: Hòa tan 100g HgI2 70g KI lượng nhỏ nước cất, khuấy chậm Thêm vào dung dịch dung dịch 160g NaOH hòa tan 500 mL nước cất Định mức đến Lít ta thu dung dịch Nessler Dung dịch cần bảo quản tránh ánh sáng đậy nắp - Dung dịch chuẩn amoni: Cân xác 0.1486g NH4Cl sấy khô 100oC thời gian khoảng 1h Sau hòa tan vào bình định mức Lít lắc đều, dùng pipet hút xác 10mL dung dịch vừa pha cho vào bình định mức Lít định mức đến vạch nước cất thu dung dịch có nồng độ 5mg NH4+/L Xây dựng đường chuẩn phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ amoni: Hình 4.1 Đường chuẩn amoni 63 Quy trình phân tích: Lấy mL nước thải vào ống nghiệm, tiếp thêm 0,2 mL dung dịch muối Xenhet 0,5 mL thuốc thử Nessler lắc để yên 10 phút đem đo độ hấp thụ quang 424 nm Nồng độ amoni mẫu xác định dựa vào đường chuẩn c Phương pháp xác định nồng độ nitrat (NO3-) Nguyên tắc: NO3- tác dụng với axit disunphophenic thành nitrophenol, kiềm hóa dung dịch trở nên có màu vàng có cường độ màu phụ thuộc vào nồng độ NO3- mẫu: C6H3(HSO3)2OH + 3HNO3 = C6H2( OH)(NO2)3 + 2H2SO4 + H2O C6H2(OH)(NO2)3 + NH3 = C6H2(NO2)3ONH4 (nitrophenol- dung dịch có màu vàng) Quy trình phân tích: Lấy 50 mL mẫu cho vào bát sứ đun bay đến gần khô bếp cách thủy, không để cháy Để bát sứ nguội, cho vào 1mL axit disunphophenic, dùng đũa thủy tinh khuấy để hòa tan hết phần cặn Sau 10 phút thêm 25 mL nước cất, lắc trung hòa cách thêm từ từ giọt NaOH 10%, dung dịch chuyển màu vàng Chuyển sang bình định mức 100 mL định mức sau đem so màu bước sóng 430 nm Xây dựng đường chuẩn phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ NO3- Hình 4.2 Đường chuẩn N-NO3d Phương pháp xác định nồng độ PO43- phương pháp Oniani Nguyên tắc phương pháp dựa phản ứng amonimolipdat với PO43- tạo thành dung dịch màu xanh nước biển Hóa chất cần dùng q trình phân tích: + Amoni molipdat 2,5%: 25g amonimolipdat (NH4)Mo7O24 hòa tan 200 mL nước cất 60oC (dung dịch a) 64 + Lấy 280 mL H2SO4 đặc cho từ từ vào 500 mL nước cất (dung dịch b) Để nguội từ từ đổ dung dịch b vào dung dịch a bổ sung nước đến Lít Bảo quản chai màu nâu + Axit ascorbic 1% Dung dịch chuẩn: Hòa tan 0.4395g KH2PO4 100 mL nước cất Dung dịch chuẩn: Pha loãng dung dịch gốc 20 lần ta dung dịch chuẩn mg/L Xây dựng đường chuẩn phụ thuộc mật độ quang vào nồng độ PO43- Hình 4.3 Đường chuẩn PO43Quy trình phân tích: Lấy 10 mL mẫu vào bình định mức 50 mL, thêm khoảng 10 mL nước cất, mL amoni molipdat 2,5% mL axit ascorbic đun sôi nhẹ thấy xuất màu xanh nước biển Để nguội, định mức đem so màu bước sóng 710 nm Nồng độ mẫu xác định dựa vào đường chuẩn e Phương pháp xác định tổng chất rắn lơ lửng (TSS) Dụng cụ: Giấy lọc 0,45 µm, tủ sấy giấy, cân điện tử, ống đong mẫu Cách tiến hành: + Chuẩn bị giấy lọc: lấy giấy lọc 0,45µm cho vào tủ sấy 105oC 3h, sau đem cân xác khối lượng + Xác định hàm lượng chất rắn lơ lửng: đong xác 50 mL thể tích mẫu, lọc qua giấy lọc sấy Sau lọc xong, tiếp tục đem sấy giấy 105oC đem cân xác khối lượng Cơng thức tính: (mg/L) m1 khối lượng giấy cân trước lọc (mg) m2 khối lượng giấy cân sau lọc (mg) Vm thể tích mẫu mang lọc (mL) 65 ... khổ luận văn thực đề tài: Nghiên cứu ứng dụng sinh thái để xử lý nước thải với hàm lượng chất hữu cao với nội dung sau: - Đánh giá trạng xác định đặc trưng nước thải sản xuất bún làng nghề... trường nước đặc biệt môi trường nước thải 1.1.2.2.Vai trò Động vật thủy sinh xử lý nước thải Hiện nay, số loài động vật thủy sinh sử dụng để xử lý số loại nước thải như: nước thải sinh hoạt, nước thải. .. TRƯỜNG ĐẠI HỌC KHOA HỌC TỰ NHIÊN - VŨ HỒNG NHUNG NGHIÊN CỨU CÁC ỨNG DỤNG SINH THÁI ĐỂ XỬ LÝ NƯỚC THẢI VỚI HÀM LƯỢNG CHẤT HỮU CƠ CAO Chuyên ngành: KHOA HỌC MÔI TRƯỜNG Mã số : 60 44 03 01