Nghiên cứu xử lý nước thải bằng chuỗi thức ăn TFC kết hợp tạo cảnh quan môi trường

ĐỒN THANH NIÊN CỘNG SẢN HỒ CHÍ MINH BAN CHẤP HÀNH TP HỒ CHÍ MINH CƠNG TRÌNH DỰ THI GIẢI THƯỞNG SINH VIÊN NGHIÊN CỨU KHOA HỌC EURÉKA LẦN THỨ XX NĂM 2018 TÊN CƠNG TRÌNH: NGHIÊN CỨU XỬ LÝ NƯỚC THẢI BẰNG CHUỔI THỨC ĂN TFC KẾT HỢP TẠO CẢNH QUAN MÔI TRƯỜNG LĨNH VỰC NGHIÊN CỨU: Tài nguyên Môi trường CHUYÊN NGÀNH: Kỹ thuật mơi trường Mã số cơng trình: …………………………… (Phần BTC Giải thưởng ghi) MỤC LỤC ĐẶT VẤN ĐỀ Lý chọn đề tài Mục tiêu nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu Phạm vi nghiên cứu Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn 5.1 Ý nghĩa khoa học 5.2 Ý nghĩa thực tiễn PHẦN 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan nguồn nước thải 1.1.1 Tổng quan nguồn nước nước thải 1.1.2 Tổng quan nước thải sinh hoạt 11 1.1.3 Các thông số đặt trưng nước thải 12 1.1.4 Tác hại nước thải 17 1.2 Tổng quan phương pháp TFC 19 1.2.1 Tổng quan phương pháp xử lý sinh học hiếu khí 19 1.2.2 Tổng quan phương pháp bãi lọc 23 1.2.3 Tổng quan hồ sinh học 31 1.3 Tình hình nghiên cứu ngồi nước 33 1.3.1 Ngoài nước 34 1.3.2 Trong nước 36 PHẦN 2: MỤC TIÊU – PHƯƠNG PHÁP 39 2.1 Mục tiêu nghiên cứu 39 2.2 Mô hình nghiên cứu 39 2.2.1 Vật liệu xây dựng mô hình 39 2.2.2 Xây dựng mơ hình nghiên cứu 39 2.3 Bố trí thí nghiệm 41 2.3.1 Chạy thích nghi vi sinh vật 41 2.3.2 Chạy thích nghi cây Lan Ý 42 2.3.3 Khảo sát trình chạy tĩnh 42 2.3.4 Khảo sát trình chạy động 42 2.4 Phương pháp nghiên cứu 43 2.4.1 Phương pháp tổng hợp, biên hội tài liệu 43 2.4.2 Phương pháp lấy mẫu bảo quản mẫu 43 2.4.3 Phương pháp phân tích mẫu phịng thí nghiệm 43 2.4.5 Phương pháp xử lí số liệu thống kê 46 2.4.6 Phương pháp chuyên gia: tham khảo ý kiến chuyên gia 46 PHẦN 3: KẾT QUẢ - THẢO LUẬN 47 3.1 Kết thích nghi mơ hình 47 3.1.1 Thích nghi bể hoạt tính hiếu khí 47 3.1.2 Thích nghi Lan Ý 48 3.2 Kết vận hành mơ hình 49 3.2.1 Giai đoạn chạy tĩnh 49 3.2.2 Giai đoạn chạy động 62 3.3 Đề xuất hướng phát triển mơ hình 67 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 70 KẾT LUẬN 70 KIẾN NGHỊ 72 TÀI LIỆU THAM KHẢO 73 PHỤ LỤC DANH MỤC BẢNG Bảng 1.1: Khoảng giá trị nhiệt độ 23 Bảng 2.1 Vật liệu lọc bãi lọc ngầm 30 Bảng 2.2 Phương pháp phân tích thơng số 43 Bảng 2.3 Giá trị thông số nhiễm làm sở tính tốn giá trị tối đa cho phép nước thải sinh hoạt 45 Bảng 3.1 Kết xử lý COD gian đoạn thích nghi bể hoạt tính hiếu khí 47 Bảng 3.2 Kết xử lý COD bể hiếu khí giai đoạn chạy tĩnh 49 Bảng 3.3 Kết xử lý BOD bể hoạt tính hiếu khí giai đoạn chạy tĩnh 50 Bảng 3.4 Kết xử lý TSS bể hoạt tính hiếu khí giai đoạn chạy tĩnh 51 Bảng 3.5 Kết xử lý TN bể hoạt tính hiếu khí giai đoạn chạy tĩnh 52 Bảng 3.6 Kết xử lý TP bể hoạt tính hiếu khí giai đoạn chạy tĩnh 53 Bảng 3.7 Kết xử lý COD bãi lọc ngầm giai đoạn chạy tĩnh 54 Bảng 3.8 Kết xử lý BOD bãi lọc ngầm giai đoạn chạy tĩnh 55 Bảng 3.9 Kết xử lý TSS bãi lọc ngầm giai đoạn chạy tĩnh 56 Bảng 3.10 Kết xử lý TN bãi lọc ngầm giai đoạn chạy tĩnh 57 Bảng 3.11 Kết xử lý TP bãi lọc ngầm giai đoạn chạy tĩnh 58 Bảng 3.12 Kết khảo sát tỉ lệ cá sống hồ sinh học 59 Bảng 3.13 Bảng tổng hợp kết phân tích 60 Bảng 3.14 Kết xử lý COD mơ hình giai đoạn chạy động 61 Bảng 3.15 Kết xử lý BOD mơ hình giai đoạn chạy động 62 Bảng 3.16 Kết xử lý TSS mơ hình giai đoạn chạy động 63 Bảng 3.17 Kết xử lý TN mơ hình giai đoạn chạy động 64 Bảng 3.18 Kết xử lý TP mơ hình giai đoạn chạy động 65 Bảng 3.19 Kết khảo sát lượng cá sống sót giai đoạn chạy động……………… 66 DANH MỤC HÌNH Hình 1.1 Tỉ lệ loại nước giới (Liêm, 1990) 10 Hình 1.2: Các giải đoạn tăng trưởng tế bào vi sinh vật 21 Hình 1.3 Mô hình baĩ lo ̣c có dòng chảy bề mă ̣t (SFW) 26 Hin ̀ h 1.4 Mô hiǹ h baĩ lo ̣c với dòng chảy ngang dưới mă ̣t đấ t (HSF) 28 Hình 1.5 Mô hình baĩ lo ̣c với dòng chảy thẳ ng đứng (VSF) 28 Hình 1.6 Hồ sinh học 32 Hình 1.7 Trạm xử lý FCR Thẩm Quyến, Trung Quốc 35 Hình 1.8 Trạm xử lý FCR Gencay, Pháp” 36 Hình 1.9 Mơ hình BASTAF – Bãi lọc ngầm 37 Hình 1.10 Khn viên trạm xử lý nước thải 38 Hình 2.1 Mơ hình 3D 40 Hình 2.2 Mơ hình thực tế 41 Hình 3.1 Hiệu xử lý mơ hình giai đoạn chạy thích nghi 48 Hình 3.2 Hiệu suất xử lý COD bể hiếu khí giai đoạn chạy tĩnh 49 Hình 3.3 Hiệu suất xử lý BOD bể hiếu khí giai đoạn chạy tĩnh 50 Hình 3.4 Hiệu suất xử lý TSS bể hiếu khí giai đoạn chạy tĩnh 51 Hình 3.5 Hiệu suất xử lý Tn bể hiếu khí giai đoạn chạy tĩnh 52 Hình 3.6 Hiệu suất xử lý TP bể hiếu khí giai đoạn chạy tĩnh 53 Hình 3.7 Hiệu suất xử lý COD bãi lọc ngầm giai đoạn chạy tĩnh 54 Hình 3.8 Hiệu suất xử lý BOD bãi lọc ngầm giai đoạn chạy tĩnh 55 Hình 3.9 Hiệu suất xử lý TSS bãi lọc ngầm giai đoạn chạy tĩnh 56 Hình 3.10 Hiệu suất xử lý TN bãi lọc ngầm giai đoạn chạy tĩnh 57 Hình 3.11 Hiệu suất xử lý TP bãi lọc ngầm giai đoạn chạy tĩnh 58 Hình 3.12 Tỉ lệ cá sống sót hồ sinh học 59 Hình 3.13 Trình tự xử lý mơ hình hợp khối 60 Hình 3.14 Hiệu suất xử lý bể hiếu khí bãi lọc ngầm 61 Bảng 3.15 Hiệu suất xử lý COD mơ hình giai đoạn chạy động 62 Bảng 3.16 Hiệu suất xử lý BOD mơ hình giai đoạn chạy động 63 Bảng 3.17 Hiệu suất xử lý TSS mơ hình giai đoạn chạy động 64 Bảng 3.18 Hiệu suất xử lý TN mơ hình giai đoạn chạy động 65 Bảng 3.19 Hiệu suất xử lý TP mơ hình giai đoạn chạy động 66 Hình 3.20 Tỉ lệ cá sống sót giai đoạn chạy động 67 Hình 3.21 Mơ hình áp dụng quy mơ nhỏ 68 Hình 3.22 Mơ hình áp dụng quy mô lớn 68 DANH MỤC TỪ VIẾT TẮT COD Nhu cầu oxy hóa học BOD Nhu cầu oxy sinh học TSS Tổng chất rắn lơ lững TN Tổng Nito TP Tổng Photphat DO Oxy hòa tan VSV Vi sinh vật ĐẶT VẤN ĐỀ Lý chọn đề tài Nước nguồn tài nguyên vô quý giá người Nước tự nhiên bao gồm tồn nước từ đại dương, biển vịnh sơng hồ, ao suối, nước ngầm Trên trái đất nước chiếm tỉ lệ nhỏ so với nước mặn Nước mặt cần thiết cho sống phát triển, nước giúp cho tế bào sinh vật trao đổi chất, tham gia vào phản ứng sinh hóa tạo nên tế bào Vì vậy, nói đâu có nước có sống Nước dùng cho đời sống, sản xuất nông nghiệp, công nghiệp dịch vụ Sau sử dụng nước trở thành nước thải chúng bị ô nhiễm với mức độ khác Ngày nay, với bùng nổ dân số tốc độ phát triển cao ngành công, nông nghiệp… Chúng để lại nhiều hậu phức tạp, đặc biệt vấn đề ô nhiễm môi trường nước Vấn đề mối nguy đáng lo ngại nhiều người nhiều quốc gia giới Sự phát triển nhanh chóng khu vực đô thị làm gia tăng nhu cầu sử dụng nước sinh hoạt thương mại, kéo theo lượng nước thải ngày lớn Tuy nhiên hệ thống xử lý nước thải nước đáp ứng từ 12 – 13% nước thải sinh hoạt Toàn nước thải sinh hoạt chưa xử lý thải trực tiếp sông, hồ, ao kênh, rạch Vì vậy, dẫn đến tình trạng nhiễm nguồn nước bốc mùi khó chịu, làm cảnh quan ảnh hưởng nghiêm trọng tới sức khỏe người loài động thực vật sống gần khu vực xã thải Trước tình hình trên, cần phải tìm giải pháp để giảm thiểu nhiễm nguồn nước Vì vậy, việc thực đề tài “Nghiên cứu mơ hình xử lý nước thải sinh hoạt chuỗi thức ăn TFC kết hợp tạo cảnh quan môi trường” cần thiết Mục tiêu nghiên cứu  Xây dựng mơ hình xử lý nước thải chuỗi thức ăn  Đánh giá khả xử lý nước thải mơ hình  Đánh giá tính khả thi mơ hình áp dụng thực tế Đối tượng nghiên cứu  Đối tượng nghiên cứu nước thải sinh hoạt hộ gia đình địa 248/23/13/2 Nguyễn Thái Bình, P.12, Q.Tân Bình, Tp.HCM  Sử dụng mơ hình bể sinh học hiếu khí kết hợp chuỗi phản ứng thức ăn Phạm vi nghiên cứu  Nghiên cứu tiến hành từ tháng – 7/2018  Nghiên cứu tiêu TSS, COD, BOD, TN, TP nước thải sinh hoạt Ý nghĩa khoa học ý nghĩa thực tiễn 5.1 Ý nghĩa khoa học  Nghiên cứu kết hợp trình tạo màng vi sinh vật nhân tạo hệ sinh thái nhân tạo cho vi sinh vật sinh sôi phát triển, hệ thống xử lý phương pháp chuỗi thức ăn nhằm tăng cường hiệu xử lý Giảm chi phí vận hành xây dựng  Theo dõi khả xử lý hệ thống TFC với nước thải có hàm lượng chất hữu cao thực tế  Mơ hình TFC cải tiến có chất lượng khả xử lý cao  Kết nghiên cứu đề tài thu thập từ trình nghiên cứu thực nghiệm có khoa học rỏ ràng 5.2 Ý nghĩa thực tiễn  Cơng nghệ TFC có ưu điểm xử lý triệt để đồng thời COD, Nitơ, Photpho hệ thống nhằm đáp ứng yêu cầu xả thải nghiêm ngặt theo tính chất mơi trường Việt Nam tương lai  Áp dụng thích hợp cho cơng trình xử lý nước thải sinh hoạt vừa nhỏ, chi phí đầu tư vận hành thấp, tiết kiệm diện tích xây dựng, chi phí xây dựng  Tạo cảnh quan đẹp không phát sinh mùi hồn tồn phù hợp với mơi trường thị PHẦN 1: TỔNG QUAN TÀI LIỆU 1.1 Tổng quan nguồn nước thải 1.1.1 Tổng quan nguồn nước nước thải Nước nguồn tài nguyên vô quan trọng cho tất sinh vật trái đất Nếu khơng có nước chắn khơng có sống xuất hiện, thiếu nước văn minh không tồn Từ xưa, người biết đến vai trò quan trọng nước, nhà khoa học cổ đại coi nước thành phần vật chất q trình phát triển xã hội lồi người văn minh lớn nhân loại xuất phát triển lưu vực sông lớn như: văn minh Lưỡng Hà Tây Á nằm lưu vực hai sông lớn Tigre Euphrate (thuộc Irak nay); văn minh Ai Cập hạ lưu sông Nil, văn minh sơng Hằng Ấn Ðộ, văn minh Hồng Hà Trung Quốc, văn minh sông Hồng Việt Nam Nước đóng vai trị quan trọng nhiều trình diễn tự nhiên sống người Từ 3.000 năm trước Công Nguyên, người Ai Cập biết dùng hệ thống tưới nước để trồng trọt ngày người khám phá thêm nhiều khả nước đảm bảo cho phát triển xã hội tương lai: nước nguồn cung cấp thực phẩm nguyên liệu công nghiệp dồi dào, nước quan trọng nông nghiệp, cơng nghiệp, sinh hoạt, thể thao, giải trí cho nhiều hoạt động khác người Ngồi nước cịn coi khống sản đặc biệt tàng trữ nguồn lượng lớn lại hịa tan nhiều vật chất khai thác phục vụ cho nhu cầu nhiều mặt người Trong công nghiệp, người ta sử dụng nước làm nguyên liệu nguồn lượng, làm dung môi, làm chất tải nhiệt dùng để vận chuyển nguyên vật liệu Nước bao phủ 71% diện tích đất có 97% nước mặn, cịn lại nước Nước giữ cho khí hậu tương đối ổn định pha loãng yếu tố gây nhiễm mơi trường, cịn thành phần cấu tạo yếu thể sinh vật, chiếm từ 50%-97% trọng lượng thể, chẳng hạn người nước chiếm 70% trọng lượng thể sứa biển nước chiếm tới 97% Trong 3% lượng nước có đất có khoảng 3/4 lượng nước mà người khơng sử dụng nằm sâu 69 Đối với nguồn nước thải có lưu lượng lớn khu dân cư tập trung, chung cư,… xây dựng mơ hình diện tích lơn kết hợp làm kinh tế Mơ hình xây âm đất, tận dụng diện tích trống bên để làm dịch vụ Hồ sinh học dùng để nuôi cá cảnh, bên làm quán café quán ăn, sàn làm kính để nhìn thấy phía Hoặc hướng khác nuôi loại cá có giá trị kinh tế 70 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ KẾT LUẬN Sau thời gian nghiên cứu tài liệu, xây dựng mơ hình theo dõi hiệu xử lý nước bể hiếu khí, bãi lọc ngầm khả sống cá hồ sinh học đề tài, nhóm rút kết luận sau:  Đối với hiệu xử lý mơ hình:  Trong giai đoạn chạy tĩnh: Kết cho thấy mơ hình xử lý nước thải sinh hoạt cho hiệu cao, cụ thể 91,75% COD; 89,44% BOD; 94,20% TSS; 80,04% TN; 90,04% TP Các tiêu phân tích nước thải đầu thấp quy chuẩn cột A QCVN 14-MT:2015/BTNMT Hiệu suất xử lý thành phần bể hiếu khí bãi lọc ngầm cao Trong hiệu suất xử lý bãi lọc ngầm cao bể hiếu khí tất tiêu Riêng thông số TN TP hiệu suất xử lý bể hiếu khí cịn thấp Quá trình xử lý sinh học bể xảy tốt, vi sinh vật xử lý gần triệt để chất hữu nước thải Tỉ lệ cá sống q trình thí nghiệm thị sinh học cao (75%) Hầu hết cá chết ngày đầu tiên, thời gian sau cá phát triển tốt, khỏe mạnh khơng có dấu hiệu bệnh tật Nếu tính tới ngun nhân ngoại cảnh khác ta thấy cá sống tốt nguồn nước thải xử lý Điều cho thấy nước thải đầu mơ hình an toàn sinh vật thủy sinh Nước thải đầu trong, khơng cặn bẩn, q trình xử lý khơng gây mùi khó chịu  Trong giai đoạn chạy động: Kết cho thấy ngày đầu hiệu xử lý cao tăng liên tục ngày tiếp theo, đến ngày thứ tiêu ổn định gần đạt quy chuẩn cho phép, ngày thứ hiệu xử lý cao, cụ thể: 89,58 COD; 89,47 BOD; 91,95 TSS; 78,18 TN; 79,82 TP Các 71 tiêu phân tích nước thải đầu thấp quy chuẩn cột A QCVN 14MT:2015/BTNMT Cá ni làm thí nghiệm thị hồ sinh học chết nhiều ngày đầu lúc nồng độ nước thải đầu cịn cao, cá chưa thích nghi Ở ngày sau cá phát triển tốt khơng có dấu hiệu bệnh tật Nước thải đầu trong, không cặn bẩn, q trình xử lý khơng gây mùi khó chịu  Đối với hệ sinh thái mơ hình:  Ở bể hiếu khí, nồng độ bùn hoạt tính ln giữ mức phù hợp Trong q trình xử lý khơng xảy tượng bùn nổi, vón cục,… mà bùn ln có màu vàng nâu, lắng tốt Điều cho thấy lượng chất hữu nước thải nguồn thức ăn dồi cho VSV sử dụng phát triển  Ở bãi lọc ngầm, phát triển tốt, xanh tươi, hoa nhiều, sâu bọ làm hại Lượng Nito Photpho nước thải giảm rõ rệt cho thấy sử dụng chúng làm nguồn dinh dưỡng để phát triển Cho thấy Lan Ý có khả xử lý nước thải tốt  Cá nuôi dù không cho ăn phát triển tốt, cho thấy lượng VSV nước từ module trước theo dồi dào, nguồn thức ăn cho cá → Các VSV module có giao lưu với vùng sinh thái, làm tăng đa dạng sinh thái, đa dạng chuỗi thức ăn giúp việc xử lý chất hữu hiệu Các sinh vật module phát triển tốt cho thấy sinh vật tận dụng nguồn thức ăn từ nước thải mơ hình tạo tốt  Về khả áp dụng mơ hình Phương pháp xử lý nước thải chuỗi thức ăn phương pháp nhiên chưa nghiên cứu áp dụng rộng rãi Việt Nam Như đề cập, có nhiều nghiên cứu giới phương pháp này, tất cho thấy phương pháp xử lý cho hiệu cao, thân thiện với mơi trường, chi phí thấp 72 Kết nghiên cứu đề tài cho thấy mơ hình có hiệu xử lý cao, khơng gây mùi khó chịu, lại an tồn với sinh vật thủy sinh cịn tạo khơng gian sinh thái đẹp Tất điều cho thấy mơ hình có khả áp dụng vào thực tế cao Cần nghiên cứu thêm để phát triển áp dụng vào thực tế KIẾN NGHỊ Do thời gian nghiên cứu kiến thức hạn chế nên việc nghiên cứu khảo sát số vấn đề Trong trình thực đề tài, số ý tưởng hình thành, sau số kiến nghị hướng phát triển đề tài:  Khảo sát hiệu xử lý mơ hình thời gian lưu nước khác nhau, tìm thời gian lưu nước tối ưu mơ hình  Tính tốn thơng số động học mơ hình  Khảo sát hiệu xử lý mơ hình tải trọng cao, nồng độ không ổn định  Nghiên cứu khả xử lý loài thực vật khác bãi lọc, thay đổi vật liệu lọc  Nghiên cứu hiệu xử lý mơ hình với loại nước thải khác  Xây dựng mô hình quy mơ lớn, xử dụng nước thải sau xử lý dùng cho mục đích thủy canh kết hợp ni cá lấy thịt, 73 TÀI LIỆU THAM KHẢO Tài liệu Tiếng Việt “ Tóm tắt cơng nghê thiết bị phản ứng dạng chuỗi thức ăn ORGANICA (FCR)” (http://binhnguyen-fcrsolution.com/tom-tat-giai-phap-p9.html) Tài liệu xử nước thải phương pháp sinh học, PGS Nguyễn Văn Phước Giáo trình xử lý nước thải, Th.S Lâm Vĩnh Sơn Giáo trình thực hành hóa kỹ thuật mơi trường, Th.S Võ Hồng Thi Tiêu chuẩn Việt Nam cách lấy mẫu bảo quản mẫu theo TCVN 5999:1995 (ISO 5667-3) Lê Sĩ Quí, Lê Dương Ngọc Phú, 2016 Nghiên cứu xử lí nước thải chứa hàm lượng chất hữu cao chợ mơ hình kết hợp phương pháp kỵ khí phương pháp chuỗi thức ăn (FCR), Trường Đại học Công nghệ Tp.HCM (HUTECH) Dương Ngọc Thành, 2014 Nghiên cứu phát triển công nghệ bãi lọc ngầm trồng để xử lý nước thải chăn nuôi điều kiện tỉnh thái nguyên, Trường Đại học Nông Lâm Thái Nguyên Lâm Vĩnh Sơn, 2010 Nghiên cứu xử lý nước thải chợ mơ hình hợp khối BASTAF – bãi lọc ngầm trồng cây, Trường Đại học Công nghệ Tp HCM (HUTECH) Tài liệu Tiếng Anh Hammer, D.A, 1992 Creating freshwater wetlands Lewis Publisher, Chelsea 10 Metcalf &Eddy, Inc 2003 Wastewater Engineering, Treatment and Reuse 11 Ranbin Liu, 2017 A fancy eco-compatible wastewater treatment system: Green Bio-sorption Reactor, School of Civil Engineering, University College Dublin, Belfield, Dublin 4, Ireland Web 12 https://www.sciencedirect.com/ 13 https://www.organicawater.com/ 74 PHỤ LỤC Phụ lục A: Các phương pháp xác định tiêu nước thải  Chỉ tiêu COD  Lấy 2,5ml mẫu + 1,5ml K2Cr2O7 + 3,5ml H2SO4 Reagent vào ống nghiệm, đậy nút, lắc kỹ( cẩn thận phản ứng phát nhiệt).(Làm mẫu rỗng với nước cất)  Đem ống nghiệm sấy 1500C  Để nguội, thêm giọt Feroin định phân FAS 0,1M Kết thúc mẫu chuyển từ xanh lục sang nâu đỏ COD (mg/l) = Trong đó: (𝐴−𝐵)×𝑁×8000 𝑉 A: Thể tích FAS dùng cho mẫu rỗng B: Thể tích FAS dùng cho mẫu thật N: Nồng độ FAS  Chỉ tiêu TSS TSS xác định theo phương pháp khối lượng:  Sấy giấy lọc nhiệt độ 105o C  Cân giấy lọc vừa sấy xong (m1)  Lọc V mẫu nước qua giấy lọc xác định khối lượng  Để  Dùng kẹp (không dùng tay) đưa miếng giấy lọc vào sấy nhiệt độ 105o C  Làm nguội, cân giấy lọc m2 TSS(mg/l) = 𝑚1 −𝑚2 𝑉 × 1000  Chỉ tiêu Phosphat  Lọc mẫu qua giấy lọc  Hút 30ml mẫu (đã lọc) cốc, thêm giọt thị phenolphthalein Nếu dung dịch có màu hồng, thêm giọt dung dịch H2SO4 3:7 vào đến 75 màu Sau thêm tiếp 1ml dung dịch H2SO4 3:7 khoảng 0,5g (NH4)2S2O8  Đun sơi nhẹ bếp cốc có mẫu hóa chất nói thể tích giảm khoảng cịn 10ml  Để nguội dung dịch đun sơi thêm nước cất vào dung dịch đến khoảng 30ml  Thêm vào giọt thị phenolphatalein trung hòa dung dịch cốc NaOH 1N đến dung dịch có màu hồng  Đo mẫu xử lí trút tồn dung dịch thu vào bình định mức 50m Thêm 4ml Amonium Molybdate 10 giọt SnCl2  Đảo , đợi khoảng 10 – 15 phút để đạt màu cực đại Đem đo bước sóng 690nm  Tiến hành theo bảng theo trình tự từ xuống sau tiến hành lập đương chuẩn y= ax + b 76 Bảng 2.2: Xác định đường chuẩn PO 3-4 Hóa chất Các bình định mức số 2 4 10 10 (ml) Thể tích dung dịch dung dịch Amonium Molybdate 4 4 4 (ml) Dung dịch SnCl2( giọt) 10 10 10 10 10 10 10 Thể tích dung dịch phosphate chuẩn làm việc Định mức tới vạch nước cất- đảo bình – đợi 10-12 phút – đo độ hấp thụ mẫu chuẩn 690nm  Chỉ tiêu Tổng N ( N-Kjeldhl)  Giai đoạn vô hóa mẫu  Đưa thể tích mẫu thích hợp vào bình Kjeldahl ( dựa vào bảng 15 dây ) cho 5ml dung dịch acid phá mẫu vào bình Đặt bình Kjeldahl lên bếp đun, đậy miệng bình phễu thủy tinh Bảng 2.3: Thể tích mẫu cần lấy để vơ hóa phép xác định N-Kjeldahl Khoảng nồng độ Nito hữu mẫu Thể tích mẫu đem vơ hóa (ml) (mg/L) – 40 50 – 80 25 20 – 200 10 40 – 400 Lưu ý: giai đoạn phải thực tủ hút , đặt bình nghiêng bếp, tránh trường hợp sơi mạnh hóa chất bắn ngồi Khi dung dịch sơi, ý giữ nhiệt độ bếp đun vừa phải để tránh hóa chất trào ngồi khơng bị thất ammoniac Trong đun, theo dõi màu dung dịch bình đun, thấy dung dịch gần suốt nhẹ nhàng lắc xoay bình để kéo hết phần mẫu bám thành bình cịn chưa bị oxi 77 hóa vào dung dịch Tiếp tục đun dung dịch hoàn toàn Để nguội bình chuyển tồn dung dịch sang bình định mức 50ml, dùng nước cất tráng lại bình Kjeldahl định mức đến vạch  Giai đoạn chưng cất  Chuyển 50ml dung dịch bình định mức vào bình chưng cất Kjeldahl Tiếp tục cho vào bình cất khoảng – 10ml dung dịch kiềm hóa NaOH-Na2S2O3 Lắc bình dung giấy quỳ kiểm tra pH dung dịch bình cất để đảm bảo pH ≥ 11 (nếu pH chưa đạt mức tiếp tục thêm dung dịch kiềm hóa thử lại giấy quỳ)  Tiến hành lắp hệ thống chưng cất Cho vào bình hứng 10ml dung dịch chuẩn H2SO4 0,02 N giọt thị hỗn hợp để dung dịch có màu tím hồng, Chú ý đặt bình hứng cho đầu ống sinh hàn ngập tong dung dịch Tiến hành chưng cất Theo dõi bình hứng, dung dịch bình hứng chuyển sang màu xanh lục cho tiếp 5ml H2SO4 0,02 N vào bình hứng (lưu ý thao tác nhanh)  Sau chưng cất khoảng 10 – 20 phút, tiến hành kiểm tra xem NH3 cịn tạo khơng cách dùng giấy quỳ thử đầu ống sinh hàn ( giấy quỳ không đổi sang màu xanh hết NH3) Dừng chưng cất, đợi hệ thống nguội tháo rửa  Giai đoạn chuẩn độ Chuẩn độ lượng H2SO4 dư bình hứng dung dịch chuẩn NaOH 0,02 N thị đổi màu từ tím hồng sang xanh lục Ghi nhận thể tích dung dịch NaOH 0,02 N sử dụng  Tính toán kết Nồng độ Nito Kjeldahl mẫu (mg/l) =  Chỉ tiêu BOD (𝑉2 −𝑉1 )×280 𝑉 78  Phương pháp xác định trực tiếp (khơng pha lỗng mẫu) Đối với mẫu bị ô nhiễm nhẹ chất hữu (BOD < 7mg/L) xác định trực tiếp giá trị BOD5 phương pháp  - Lấy đầy mẫu vào chai DO sạch: + Chai thứ dùng để xác định nồng độ DO (thủ tục phân tích nồng độ oxyhịa tan) gọi DO0 + Chai thứ hai đem ủ 20oC tủ ấm BOD ngày + Sau ngày, xác định nồng độ DO lại chai thứ hai gọi DO5 - Lưu ý: kết xác định DO5 < 1mg/L hay tính tốn BOD5 > 7mg/L cần lấy mẫu lại xác định phương pháp pha loãng (sẽ đề cập đây)  Phương pháp pha lỗngDo hàm lượng oxy hịa tan bão hòa nướcbchỉ đạt khoảng 8mg/L 25oC, mẫu nước có nồng độ chất hữu cao cần pha loãng tới giới hạn phù hợp để đảm bảo lượng oxy hòa tan tối thiểu phải tồn suốt q trình thí nghiệm Mức độ pha lỗng định đến thành cơng thí nghiệm BOD5 Nếu pha lỗng ít, tức mẫu nước nhiều chất hữu sau ngày ủ, khơng cịn oxy hịa tan (DO5 0) có nghĩa thiếu oxy cho q trình phân hủy dẫn đến kết BOD5 mắc sai số âm Ngược lại, mức pha lỗng q lớn sai số thí nghiệm lớn theo Mức độ pha loãng phù hợp mức mà sau ngày ủ, kết DO5 xác định tối thiểu 1mg/L - Chọn hệ số pha loãng phù hợp: + Dựa giá trị COD biết mẫu, ước đoán khoảng nồng độ BOD mẫu + Từ giá trị BOD5 ước đốn mẫu, chọn hệ số pha lỗng theo bảng sau: BOD5 ước đoán (mg/L) Hệ số pha loãng 3-6 Giữa 79 - 12 10 - 30 20 – 60 10 40 - 120 20 100 - 300 50 200 - 600 100 400 - 1200 200 1000 - 3000 500 2000 - 6000 1000 Lưu ý: Để tăng độ xác phép xác định, nên thực phân tích mức độ pha loãng khác - Chuẩn bị nước pha loãng: thêm dung dịch đệm phosphat, MgSO4, FeCl3 CaCl2 vào nước cất dùng để pha loãng mẫu theo tỉ lệ 1mL/1L nước ứng với loại dung dịch Sau tiến hành sục khí hỗn hợp nước cất chất vòng tối thiểu Chú ý không làm nhiễm bẩn nước pha loãng Nước pha loãng nên dùng vòng 24 sau chuẩn bị Đối với mẫu đo BOD5 cần ức chế q trình Nitrat hóa, bổ sung thêm dung dịch chất ức chế ATU vào nước pha loãng theo tỉ lệ 2mL/1L nước - Chuẩn bị nước cấy (phương pháp pha lỗng có cấy vi sinh): số loại nước nước thải sinh hoạt, nước thải sau xử lý chưa khử trùng, nước sơng chịu tác động nước thải nhìn chung chứa đủ mật độ vi sinh vật cần thiết cho thí nghiệm BOD5 Tuy nhiên, số loại nước khác nước thải công nghiệp chưa qua xử lý, nước thải khử trùng, nước thải có nhiệt độ cao hay độ pH acid kiềm mật độ vi sinh vật chưa đủ cho thí nghiệm BOD5 Đối với loại nước này, cần bổ sung thêm nước cấy nước có chứa nhiều vi sinh vật vào mẫu nước ban đầu Cách chuẩn bị sử dụng nước cấy tham khảo tài liệu (1), (2) (4) ghi mục thông số Trong giới hạn 80 khn khổ giáo trình, giả thiết mẫu nước đem phân tích BOD5 mẫu có đủ mật độ vi sinh cần thiết - Xử lý sơ mẫu (nếu cần thiết), bao gồm: + Trung hòa mẫu: chỉnh pH mẫu thử khoảng - dung dịch NaOH 1N H2SO4 1N + Nếu nghi ngờ mẫu có chứa độc chất (ví dụ kim loại nặng): cần có biện pháp thích hợp loại bỏ độc chất trước tiến hành xác định BOD5 - Lấy thể tích mẫu xác định sau chọn hệ số pha loãng vào chai DO sạch, thêm nước pha lỗng đến đầy chai, lắc nhẹ tránh tạo bọt khí + Chai thứ dùng để xác định nồng độ DO (theo thủ tục phân tích nồng độ oxy hòa tan DO) gọi DO0 + Chai thứ hai đem ủ 20oC tủ ấm BOD ngày + Sau ngày, xác định nồng độ DO lại chai thứ hai gọi DO5  TÍNH TỐN KẾT QUẢ BOD5 (mgO2/L) = (DO0 – DO5).f Với: DO0 nồng độ DO thời điểm bắt đầu trình phân hủy (mgO2/L) DO5 nồng độ DO thời điểm ngày sau bắt đầu phân hủy (mgO2/L) f hệ số pha loãng mẫu 81 Phụ lục B: Một số hình ảnh thí nghiệm: Hình 1: Bể hiếu khí Hình 1: Bể hiếu khí Hình 2: Bãi lọc ngầm Hình 4: Khảo sát cá 82 Hình 5: Tủ ủ BOD Hình 7: Tủ sấy Hình 9: Mẫu COD Hình 6: Máy đo pH Hình 8: Bình hút ẩm Hình 10: Mẫu BOD 83 Hình 11: Máy đo DO Hình 12: Máy phá mẫu Kjeldalh Hình 13: Mẫu Photphat Hình 14: Mẫu Kjeldalh Hình 14: Mẫu nước lấy bể hiếu khí bãi lọc ... nguồn nước Vì vậy, việc thực đề tài ? ?Nghiên cứu mơ hình xử lý nước thải sinh hoạt chuỗi thức ăn TFC kết hợp tạo cảnh quan môi trường? ?? cần thiết Mục tiêu nghiên cứu  Xây dựng mơ hình xử lý nước thải. .. học  Nghiên cứu kết hợp trình tạo màng vi sinh vật nhân tạo hệ sinh thái nhân tạo cho vi sinh vật sinh sôi phát triển, hệ thống xử lý phương pháp chuỗi thức ăn nhằm tăng cường hiệu xử lý Giảm... 2.1 Mục tiêu nghiên cứu  Xây dựng mơ hình xử lý nước thải chuỗi thức ăn  Đánh giá khả xử lý nước thải mơ hình  Đánh giá tính khả thi mơ hình áp dụng thực tế 2.2 Mơ hình nghiên cứu 2.2.1 Vật