Nguồn nƣớc mặt

a. pH

Giá trị pH có vai trò quan trọng trong quyết định loài vi sinh vật nào có thể phá triển nhanh trong môi trƣờng (Nguyễn Võ Châu Ngân, 2001). Đây là một trong những chỉ tiêu cần kiểm tra đối với chất lƣợng nƣớc cấp và nƣớc thải. Giá trị pH cho phép ta quyết định xử lý bằng phƣơng pháp thích hợp và điều chỉnh lƣợng hóa chất trong quá trình xử lý. pH của nƣớc phụ thuộc vào quá trình quang hợp của thủy sinh vật, quá trình phân hủy các chất hữu cơ và phóng thích CO2 làm giảm pH.

Kết quả phân tích hình 4.7 cho thấy giá trị pH của nƣớc sông thực hiện thí nghiệm dao động từ 6.97 – 7.01, đây là khoảng pH nằm trong giới hạn cho phép nƣớc sinh hoạt của QCVN 02:2009/BYT (6.0 – 8.5)

Ghi chú: Cột giá trị có ít nhất một chữ cái giống nhau thì không có ý nghĩa thống kê (p>0.05). Chú thích: ĐV (nguồn nƣớc đầu vào), C1 (cột lọc gồm cát, sỏi nhỏ và lớn, vận hành liên tục), C2 (cột lọc

gồm cát, sỏi nhỏ, sỏi lớn, than hoạt tính, vận hành liên tục), ĐC (cột biosand).

Hình 4.7: Giá trị pH của nƣớc mặt trƣớc và sau xử lý của các cột lọc

pH của nƣớc đầu ra của các cột lọc đều nằm trong khoảng 7.07 – 7.16, phù hợp khoảng pH cho phép của QCVN 02:2009/BYT và sự chênh lệch pH của nƣớc sau xử lý giữa các cột lọc không có ý nghĩa thống kê (p>0.05).

Điều này cho thấy nguyên liệu của cột lọc không ảnh hƣởng nhiều đến sự biến động giá trị pH của nƣớc.

b.Độ đục

Độ đục trong nƣớc là do các hạt chất rắn lơ lửng, các chất hữu cơ phân rã hoặc do các động thực vật sống trong nƣớc gây nên. Độ đục làm giảm khả năng truyền ánh sáng trong nƣớc ảnh hƣởng đến quá trình quang hợp dƣới nƣớc. Các vi khuẩn gây bệnh có thể xâm nhập vào các hạt chất rắn, không đƣợc khử trùng và có thể gây bệnh (Nguyễn Văn Bảo, 2002).

Độ đục là một trong những thông số quan trọng để đánh giá mức độ ô nhiễm của nguồn nƣớc và là yếu tố quyết định trong vận hành hệ thống. Nếu độ đục lớn hơn 100 NTU thì nƣớc nên đƣợc xử lý sơ bộ trƣớc khi đi qua bộ lọc nƣớc bằng cát.

QCVN 02:2009/BYT 6.0 – 8.5

gồm cát, sỏi nhỏ, sỏi lớn, than hoạt tính, vận hành liên tục), ĐC (cột lọc biosand).

Dựa vào hình 4.9, 4.10 và bảng 5 của phụ lục 4 nhận thấy độ đục của nƣớc đầu vào có giá trị trung bình cao (119.11 NTU), gấp 24 lần so với quy chuẩn, dao động từ 86 – 149.4 NTU. Sau khi qua cột lọc thì giá trị độ đục giảm rõ rệt.

- Ở cột C1, giá trị độ đục chỉ còn 3.36 NTU (hiệu suất đạt 97.18%). - Ở cột C2, giá trị độ đục còn 3.86 NTU (hiệu suất đạt 96.76%) - Ở cột ĐC, chỉ còn 2.86 NTU (đạt 97.60%).

Giá trị độ đục của các cột lọc đều đạt hiệu suất xử lý hơn 96% và phù hợp với QCVN 02:2009/BYT (phụ lục 2) quy định về chỉ tiêu độ đục trong nƣớc sinh hoạt (5 NTU). Nhƣng giá trị độ đục không khác biệt lớn giữa các cột lọc, chứng tỏ cột lọc đƣợc vận hành liên tục hay không liên tục, có lớp than hoạt tính hay không cũng không ảnh hƣởng nhiều đối với giá trị độ đục và không có ý nghĩa xử lý thống kê (p>0.05).

Nhƣ vậy, qua các cột lọc thì độ đục gần nhƣ giảm hoàn toàn, vì các hạt lơ lửng có trong nguồn nƣớc đầu vào sẽ đƣợc giữ lại trong các lớp cát của cột lọc nên nƣớc đầu ra trong hơn rất nhiều so với nƣớc đầu vào. Xét về cảm quan, có thể dễ dàng nhận thấy nƣớc đầu ra của cột lọc trong suốt nhƣ nƣớc đóng chai (phụ lục 7).

Hình 4.9: Giá trị độ đục của nƣớc mặt đầu vào cột lọc

Hình 4.10 Giá trị độ đục của nƣớc mặt đầu ra của các cột lọc

QCVN 02:2009/BYT 5 NTU

c. Chất rắn lơ lửng (SS)

Tƣơng tự tính chất độ đục của nƣớc, hàm lƣợng SS trong nƣớc cao sẽ làm giảm khả năng truyền ánh sáng vào trong nƣớc, nên làm giảm khả năng quang hợp và đây cũng là yếu tố ảnh hƣởng đến công suất vận hành của hệ thống.

Giá trị: Cột giá trị có ít nhất một chữ cái giống nhau thì không có ý nghĩa thống kê (p>0.05). Chú thích: ĐV (nguồn nƣớc đầu vào), C1 (cột lọc gồm cát, sỏi nhỏ và lớn, vận hành liên tục), C2 (cột lọc

gồm cát, sỏi nhỏ, sỏi lớn, than hoạt tính, vận hành liên tục), ĐC (cột lọc biosand).

Kết quả hình 4.11 cho thấy hàm lƣợng SS của nƣớc đầu vào rất lớn (71,2 mg/l) (bảng 7 của phụ lục 4).

Chất lƣợng nguồn nƣớc sau khi qua cột lọc, cho kết quả hàm lƣợng SS đƣợc loại bỏ giảm đáng kể, cụ thể:

- Ở cột C1, hàm lƣợng SS chỉ còn 1.87 mg/l (hiệu suất đạt 97.38%) - Ở cột C2, hàm lƣợng SS còn 0.63 mg/l (hiệu suất đạt 99.11%) - Ở cột ĐC, hàm lƣợng SS còn 0.72 mg/l (hiệu suất đạt 98.99%)

Nhƣ vậy, chất lƣợng nƣớc của cả 3 cột lọc đều đạt đƣợc hiệu suất xử lý cao đối với hàm lƣợng SS trong nƣớc.

Theo kết quả thống kê cho thấy hàm lƣợng SS trong mẫu nƣớc đầu ra không có sự khác biệt (p>0.05) dù thay đổi vật liệu lọc hay thay đổi thời gian vận hành giữa các cột lọc, nên có thể sử dụng cả ba cột lọc để làm giảm hàm lƣợng SS trong nƣớc.

d. Tổng chất rắn hòa tan (TDS)

Tổng chất rắn hòa tan là tổng số các ion mang điện tích, bao gồm khoáng chất, muối hoặc kim loại tồn tại trong nƣớc với một khối lƣợng nhất định. TDS thƣờng đƣợc lấy làm cơ sở để đánh giá mức độ tinh khiết của nguồn nƣớc. Chất rắn

Hình 4.11: Hàm lƣợng SS của nƣớc mặt đầu vào cột lọc

Hình 4.12: Hàm lƣợng SS của nƣớc mặt đầu ra của các cột lọc

hòa tan đang nói ở đây tồn tại dƣới dạng các ion âm và dƣơng. Do nƣớc luôn có tính hoà tan rất cao nên nó thƣờng có xu hƣớng lấy các ion từ vật nó tiếp xúc

Ghi chú: Cột giá trị có ít nhất một chữ cái giống nhau thì không có ý nghĩa thống kê (p>0.05) Chú thích: ĐV (nguồn nƣớc đầu vào), C1 (cột lọc gồm cát, sỏi nhỏ và lớn, vận hành liên tục), C2 (cột lọc

gồm cát, sỏi nhỏ, sỏi lớn, than hoạt tính, vận hành liên tục), ĐC (cột lọc biosand)

Hình 4.8: Hàm lƣợng TDS của nƣớc mặt trƣớc và sau xử lý của các cột lọc

Theo kết quả hình 4.8 và bảng 3 của phụ lục 4, cho thấy hàm lƣợng TDS trong mẫu nƣớc đầu vào khá cao, nhƣng khi qua cột lọc thì hàm lƣợng TDS giảm rõ rệt, chứng tỏ hiệu suất xử lý của các cột lọc khá cao và có ý nghĩa thống kê (p<0.05).

Nhƣng hiệu suất xử lý giữa các cột lọc có nguồn nguyên liệu khác nhau thì không khác biệt lớn nên không có ý nghĩa thống kê (p>0.05). Ở cột C1, hiệu suất đạt 63.63%; cột C2, hiệu suất đạt 59.76%; cột ĐC, hiệu suất đạt 59.06%. Từ kết quả phân tích nhận thấy hàm lƣợng TDS trong nƣớc sau xử lý đều đạt QCVN 01:2009/BYT (phụ lục 1).

Để đạt đƣợc hiệu suất này thì phải vận hành cột lọc trong một khoảng thời gian nhất định (khoảng 1 tháng) để loại bỏ TDS còn lại trong vật liệu của cột lọc chƣa đƣợc loại bỏ trong quá trình rửa. Nếu không thì hàm lƣợng TDS của mẫu nƣớc đầu ra sẽ cao hơn mẫu nƣớc đầu vào vì nƣớc kéo theo lƣợng chất rắn hòa tan có trong vật liệu lọc.

e. Amoni (NH4+)

Hàm lƣợng NH4+ phụ thuộc vào pH và nhiệt độ, khi pH và nhiệt độ giảm thì hàm lƣợng NH4+ giảm và ngƣợc lại. NH4+ bị khử thành NO2- do quá trình hoạt động của vi sinh vật Nitrosomonas. Vi khuẩn Nitrobacter oxy hóa NO2- thành NO3- Hàm lƣợng NH4+ cũng biến động theo chu kỳ ngày đêm. Dƣới tác động của vi sinh vật, đạm albumin sẽ biến thành đạm ammonia (NH3) và khi hòa tan vào trong nƣớc hình thành NH4+ (Trịnh Xuân Lai, 2009).

QCVN 01:2009/BYT 1000 mg/l

gồm cát, sỏi nhỏ, sỏi lớn, than hoạt tính, vận hành liên tục), ĐC (cột lọc biosand)

Hình 4.15: Hàm lƣợng NH4+ của nƣớc mặt trƣớc và sau xử lý của các cột lọc

Kết quả phân tích mẫu nƣớc ở hình 4.15 thì hàm lƣợng của NH4+ của mẫu nƣớc đầu vào có hàm lƣợng tƣơng đối thấp (0.15 mg/l). Đối với từng đợt thu mẫu hàm lƣợng NH4+ cũng không chênh lệch nhiều.

Ở cột C2 và cột ĐC, hàm lƣợng NH4+ đƣợc loại bỏ hoàn toàn (hiệu suất xử lý 100%). Ở cột C1, hàm lƣợng NH4+ đƣợc loại bỏ gần nhƣ hoàn toàn, chỉ còn 0.02 mg/l, đạt hiệu suất 89.21%.

Cột C2 có thêm một lớp than hoạt tính giúp cột lọc hấp thụ tốt hơn, xử lý hiệu quả hơn. Ở cột ĐC, nƣớc đƣợc giữ lại trong cột lọc lâu hơn so với cột C1, nên vi sinh vật chuyển từ dạng đạm này (NH4+) sang dạng đạm khác, nên hàm lƣợng NH4+ trong mẫu nƣớc đầu ra không còn. Còn ở cột C1, do chỉ có cát và đƣợc vận hành liên tục nên hàm lƣợng NH4+ vẫn còn lại một ít trong nƣớc đầu ra. So với cột đối chứng (ĐC) và C2 thì hàm lƣợng NH4+ của cột C1 không có sự khác biệt lớn nên vẫn có thể sử dụng cột C1 để loại bỏ hàm lƣợng NH4+ trong nƣớc (bảng 9 của phụ lục 4).

Nhìn chung, hàm lƣợng NH4+ trong các mẫu nƣớc đầu ra đều đạt QCVN 02:2009/BYT (phụ lục 2). Ngoài ra, kết quả này cũng đạt QCVN 01:2009/BYT quy định về hàm lƣợng amoni có trong nƣớc ăn uống (phụ lục 1).

f. Nitrite (NO2-)

Theo Đào Ngọc Phong (2001), sự có mặt của NO2- đƣợc coi là dấu hiệu của ô nhiễm hữu cơ. Nitrite vừa là sản phẩm của quá trình nitrate hóa, vừa là sản phẩm của quá trình phản nitrate. Nếu hợp chất nitơ trong nƣớc chủ yếu ở dạng nitrite thì nƣớc đã bị ô nhiễm trong một thời gian dài và ít nguy hiểm.

QCVN 01:2009/BYT 3 mg/l

gồm cát, sỏi nhỏ, sỏi lớn, than hoạt tính, vận hành liên tục), ĐC (cột lọc biosand)

Hình 4.16: Hàm lƣợng NO2-

của nƣớc mặt trƣớc và sau xử lý của các cột lọc

Từ hình 4.16 cho thấy hàm lƣợng NO2- của mẫu nƣớc đầu vào tƣơng đối thấp và chệnh lệch nhau không nhiều, dao động từ 0.01 – 0.04 mg/l đạt QCVN 01:2009/BYT (phụ lục 1).

Sau khi nƣớc đƣợc xử lý bởi các cột lọc, thì hàm lƣợng NO2- trong nƣớc đƣợc giảm đáng kể, gần nhƣ đƣợc loại bỏ hoàn toàn.

- Đối với cột lọc C1, hàm lƣợng NO2- trong nƣớc đầu ra chỉ còn 0.012 mg/l, hiệu suất xử lý 45.19%, tuy có hiệu suất xử lý thấp, nhƣng hàm lƣợng NO2- còn lại trong nƣớc rất thấp, đảm bảo cho sức khỏe của ngƣời dân.

- Đối với cột lọc C2, hiệu suất xử lý là 54.74%, hàm lƣợng NO2- trong nƣớc còn 0.01 mg/l, tƣơng tự nhƣ cột C1, cột C2 cũng làm giảm một phần nitrite trong nƣớc.

- Đối với cột ĐC, hàm lƣợng NO2- đƣợc loại bỏ hoàn toàn, hiệu suất đạt 100%, cả ở ba lần thu mẫu thì hàm lƣợng nitrite trong nƣớc đều không phát hiện (bảng 10 của phụ lục 4)

Dựa vào hình 4.16 cho thấy hiệu suất xử lý NO2- là không khác biệt giữa các cột lọc (p>0.05) và hàm lƣợng NO2- trong mẫu nƣớc sau xử lý ở các cột lọc đạt QCVN 01:2009/BYT.

QCVN 01:2009/BYT 3 mg/l

g. Nitrate (NO3-)

Nitrate là dạng cao nhất của chu trình nitơ và thƣờng đạt đến nồng độ đáng kể trong các giai đoạn cuối cùng của quá trình oxy hóa sinh học (Nguyễn Võ Châu Ngân, 2004). Việc sử dụng rộng rãi các loại phân bón cũng làm cho hàm lƣợng nitrat trong nƣớc tự nhiên tăng cao. Ngoài ra do cấu trúc địa tầng tăng ở một số đầm lầy, nƣớc thƣờng nhiễm nitrat. Nồng độ nitrate cao là môi trƣờng dinh dƣỡng tốt cho tảo, rong phát triển, gây ảnh hƣởng đến chất lƣợng nƣớc dùng trong sinh hoạt. Trẻ em uống nƣớc có nồng độ nitrate cao có thể ảnh hƣởng đến máu (chứng methaemoglo binaemia).

gồm cát, sỏi nhỏ, sỏi lớn, than hoạt tính, vận hành liên tục), ĐC (cột lọc biosand)

Hình 4.17: Hàm lƣợng nitrate của nƣớc mặt trƣớc và sau xử lý ở cả ba cột lọc

Theo QCVN 01:2009/BYT về chất lƣợng nƣớc ăn uống, hàm lƣợng NO3- cho phép là 50 mg/l, qua hình 4.17 cho thấy hàm lƣợng NO3- ở cả ba đợt thu mẫu đều đạt QCVN 01:2009/BYT đối với mẫu nƣớc đầu vào và cả mẫu nƣớc đầu ra.

Kết quả phân tích (bảng 11 của phụ lục 4) cho thấy nitrate trong nƣớc sông có hàm lƣợng thấp (6.97 mg/l). Sau khi đƣợc xử lý bởi các cột lọc, hàm lƣợng NO3-

giảm nhƣng hiệu suất xử lý không cao. Cụ thể:

- Cột C1, hàm lƣợng nitrate còn lại trong nƣớc cao nhất trong số ba cột lọc (4.76 mg.l), hiệu suất đạt 31.65%.

- Cột C2 tuy có thêm lớp than hoạt tính nhƣng vẫn không hấp thụ thêm nhiều nitrate trong nƣớc, hiệu suất chỉ đạt 34.72% (4.55 mg/l).

- Cột ĐC, hàm lƣợng nitrate đƣợc loại bỏ cao nhất trong số ba cột lọc, nhƣng lƣợng nitrate còn lại trong nƣớc vẫn ở mức khá cao (4.27 mg/l) dù nƣớc đƣợc lƣu lại trong cột lọc khá lâu, hiệu suất đạt 38.74%.

QCVN 01:2009/BYT 50 mg/l

Nhìn chung, kết quả hình 4.17 cho thấy các cột lọc vẫn có khả năng loại bỏ một lƣợng nitrate trong nƣớc. Theo QCVN 01:2009/BYT về chất lƣợng nƣớc ăn uống, hai chất nitrite và nitrate đều có khả năng tạo methaemoglobin. Do vậy, trong trƣờng hợp cả hai chất cùng có mặt trong nƣớc thì tỷ lệ nồng độ (C) của chúng so với giới hạn tối đa (GHTĐ) của chúng không đƣợc lớn hơn 1 và đƣợc tính theo công thức:

Dựa và kết quả hình 4.17 nhận thấy tổng nitrate và nitrite tối đa của các cột lọc lần lƣợt là là: 0.1 mg/L, 0.094 mg/l, 0.085 mg/l. Kết quả này hoàn toàn phù hợp với QCVN 01:2009/BYT. Do đó, hàm lƣợng nitrate trong nguồn nƣớc sau xử lý của các cột lọc nằm trong giới hạn cho phép nên không ảnh hƣởng đến sức khỏe ngƣời dân khi sử dụng.

k. Photphate (PO43+)

Tƣơng tự nhƣ NO3-, PO43- cũng là một chỉ tiêu quan trọng trong đánh giá chất lƣợng nƣớc, đồng thời phản ánh mức độ dinh dƣỡng của thủy vực và góp phần gây phú dƣỡng hóa cho thủy vực.

gồm cát, sỏi nhỏ, sỏi lớn, than hoạt tính, vận hành liên tục), ĐC (cột lọc biosand)

Hình 4.18:Hàm lƣợng photphate của nƣớc mặt trƣớc và sau xử lý ở cả ba cột lọc

Theo kết quả phân tích, hàm lƣợng PO43- không chênh lệch nhiều giữa các đợt thu mẫu, hàm lƣợng PO43- trung bình đạt 0.34 mg/l (bảng 12 phụ lục 4). Sau khi xử lý bằng cột lọc, hàm lƣợng PO43- giảm nhiều trong nƣớc đầu ra. Cụ thể:

QCVN 01:2009/BYT 250 mg/l

- Cột C1, hàm lƣợng PO43- còn lại 0.13 mg/L, hiệu suất xử lý đạt 63.36%, ở cột lọc này.

- Cột C2, hàm lƣợng PO43- đƣợc loại bỏ nhiều hơn, còn 0.09 mg/L, đạt hiệu suất 72.43%. Điều này cho thấy hàm lƣợng PO43- trong nguồn nƣớc sau xử lý của cột C2 bị hấp thụ bởi than hoạt tính nên hàm lƣợng ở mẫu nƣớc đầu ra chỉ còn lại một phần nhỏ.

- Cột ĐC, hiệu suất cao nhất đạt 78.5%, hàm lƣợng PO43- còn 0.07 mg/L. Nhìn chung, các cột lọc đều đã loại bỏ PO43- với hiệu suất khá cao, đạt QCVN 01:2009/BYT quy định về hàm lƣợng PO43- cho phép trong nƣớc ăn uống (phụ lục 1)

Kết quả thống kê cho thấy không có sự khác biệt (p>0.05) giữa cột C1, C2 và cột ĐC, nên có thể sử dụng các cột C1, C2 để loại bỏ hàm lƣợng PO43- mà vẫn đạt quy định.

h. Vi khuẩn E. coli

Nhóm Coliform chịu nhiệt (E. coli) phát triển đƣợc ở nhiệt độ 44 ± 0.50C, có

Khái quát về vật liệu lọc

Phƣơng tiện nghiên cứu