Vận hành mô hình - Cách tiếp cận, phương pháp nghi- 123docz.net

VI. Cách tiếp cận, phương pháp nghiên cứu

3.5. Vận hành mô hình

3.5.1. Nước có pha theo tỉ lệ nước 1:1: (50% Nước trực tiếp, 50% lượng nước đã xử lí được lưu lại trong bể)

Các chỉ tiêu

Đầu vào Ngày 1 Ngày 2 Ngày 3 Ngày 4 Ngày 5 pH 7,52 7,66 7,56 7,55 7,58 7,62 BOD 158 95 72 64 40 13 COD 265 168 120 100 48 48 DO 2 4 5 5,6 6 6,2 Nitrat 0,5 0.05 0,263 0,504 0,592 0,701 Amoni 6,16 5,04 3,36 2,8 2,8 2,9 Photpho 1,1 0,97 0,84 0,68 0,47 0,26

Bảng 2: Kết quả trung bình của mẫu nước 1:1 từ ngày 2/6 đến ngày 1/7/2018.

Thí nghiệm được tiến hành từ ngày 2/6/2018 đến ngày 1/7/2018. Chia làm 3 lần làm thực nghiệm.

Lần 1: Ngày 11/6/2018 đến ngày 18/6/2018. Lần 2: Ngày 18/6/2018 đến ngày 25/6/2018. Lần 3: Ngày 25/6.2018 đến ngày 1/7/2018.

Trong vòng 5 ngày hiệu suất xử lí cao nhất sau ngày thứ năm thì nồng độ các chất không đổi.

Biểu đồ 1: Giá trị pH trung bình qua 5 ngày.

Giá trị của pH hầu như không thay đổi trong thời gian thực hiện xử lí bằng cây. pH ổn định trong khoảng 7.6 phù hợp với tiêu chuẩn đầu ra.

Biểu đồ 2: Giá trị Nitrat trung bình trong 5 ngày.

Với pH khoảng 7.5 hiệu suất xử lí Nitrat không ổn định. Trong ngày đầu tiên hàm lượng Nitrat giảm rất nhanh từ 0.5mg/l xuống 0.05mg/l với hiệu suất 90%. Nhưng qua các ngày thứ 2 lượng nitrat tăng 500%, thứ 3 là 200%.... lượng Nitrat lại tăng lên dần và vượt qua so với nước ban đầu xử lí. Lượng Nitrat tăng qua các ngày nhưng vẫn nhỏ hơn 10mg/l ở ngày thứ 10. Nguyên nhân Nitrat tăng là do lượng NH3 trong nước

được chuyển hóa bởi thực hệ thực vật và vi sinh vật trong rể cỏ vertiver. Vì vậy hàm lượng Nitrat không quá lo ngại khi thời gian lưu nước của bể là 5 ngày.

Biểu đồ 3: Giá trị BOD trung bình trong 5 ngày.

Ở pH khoảng 7.5 trong ngày đầu tiên lượng BOD giảm rõ rệch 35% trong ngày thứ 2 giảm 30% so với ngày thứ nhất tương tự với ngày thứ 3, ở ngày thứ 4 và thứ 5 thì lượng BOD không giảm nữa lúc này hiệu suất xử lí thấp nguyên nhân có hiện tượng phân hủy nội bào ở vi sinh vật sống trong rể cỏ vertiver. Do vậy, chọn thời gian xử lí tối ưu với BOD là 4 ngày.

Biểu đồ 4: Giá trị COD trung bình trong 5 ngày.

Ở pH 7.5 giá trị COD lúc đầu là 158mg/l sau một ngày xử lí nồng độ COD đã giảm còn 95 mg/l với hiệu suất 40%, sau ngày thứ 2 hiệu suất còn 24%. Ở ngày thứ 3

hiệu suất của quá trình xử lí COD không đổi . Trong quá trình xử lí hiệu xuất cao nhất trong 2 ngày đầu tiên và khoảng tối ưu trong 3 ngày.

Biểu đồ 5: Giá trị DO trung bình trong 5 ngày.

Ở pH 7.6. Hàm lượng DO ban đầu bằng 2mg/l sau một ngày xử lí thì hàm lượng DO tăng 2mg/l và tiếp tục tăng 200% ở ngày thứ 2. Qua các ngày thì lượng DO cũng tăng và dừng ở 7mg/l trong ngày thứ 5. Qua tiều chuẩn QCVN 08- MT:2015/BTNMT thì DO chỉ cần hơn 4mg/l là đạt yêu cầu.

Biểu đồ 6: Giá trị Photpho trung bình trong 5 ngày.

0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 N ồn g độ(mg /L) Ngày DO 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 0 1 2 3 4 5 6 7 N ồ n g đ ộ (m g/L) Ngày Photpho

ở pH 7.5. Hàm lượng Photpho không có sự đột biến mà giảm theo từng ngày với ngày đầu tiên từ 1.1mg/l xuống 0.97mg/l khoảng 12% cũng trong ngày thứ 2 giảm 10% còn 0.84mg/l. Cuối cùng ở ngày thứ 5 giảm xuống 0.26 mg/l hiệu suất của cả quá trình là 76%.

Biểu đồ 7: Giá trị trung bình của Amoni trong 5 ngày.

Hàm lượng Amoni giảm cao trong 2 ngày đầu khoảng 20- 30% trên ngày từ 6.16mg/l xuống 3.36 mg/l. Khi đến ngày thứ 3 trở đi hàm lượng Amoni không giảm

nữa ở giá trị 2,8mg/l. hiệu xuất của quá trình đạt 54%.

Qua quá trình xử lí nước trong khoảng thời gian 5 ngày thì màu của nước từ màu đen đã trong lại như nước tự nhiên, không còn mùi hôi như lúc đầu.

3.5.2. Nước thải sinh hoạt: (Là nước ban đầu lấy trực tiếp từ ống cống)

Chỉ tiêu Đầu vào Ngày 1 Ngày 2 Ngày 3 Ngày 4 Ngày 5 Ngày 6 pH 7.4 7.45 7.5 7.55 7.57 7.69 7.59 BOD 270 201 115 43 40 47 46 COD 408 336 192 72 72 72 70 DO 0 3.6 4.8 5.7 6.3 6.9 7.1 Amoni 12 5.6 3.92 3.36 2.8 2.8 2.8 Nitrat 1.4 0.124 0.242 0.503 0.904 1.54 1.694 Photpho 1.8 1 0.7 0.5 0.4 0.4 0.35

Bảng 3: Giá trị trung bình các chỉ tiêu trong 5 ngày của mẫu nước thải sinh hoạt

0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 N ồ n g đ ộ (m g/L) Ngày AMONI

Thí nghiệm được tiến hành từ ngày 28/5/2018 đến ngày 11/6/2018. Chia làm 2 lần làm thực nghiệm.

Lần 1: Ngày 28/5/2018 đến ngày 4/6/2018. Lần 2: Ngày 4/6/2018 đến ngày 11/6/2018.

Trong vòng 7 ngày hiệu suất xử lí cao nhất sau ngày thứ năm thì nồng độ các chất không đổi. Sau 24 giờ lấy mẫu nước và kiểm tra các chỉ tiêu BOD, COD, DO, Nitrat, Amoni, pH, Photpho.

Biểu đồ 8: Giá trị pH trung bình trong 7 ngày

pH của nước là khoảng giá trị ổn định gần như không thay đổi trong quá trình xử lí. Trong khoảng 7.5.

Biểu đồ 9: Giá trị trung bình của Nitrat trong 7 ngày

pH trong khoảng 7.5 Nitrat có sự đột biến ở ngày đầu tiên thì hàm lượng Nitrat giảm hơn 80% từ 1,4mg/l xuống 0,124 mg/l, ở các ngày tiếp theo lượng Nitrat lại tăng 200% so với ngày trước đó. Trong vòng 15 ngày thì hàm lượng nitrat không vượt quá 10mg/l.

Biểu đồ 10: Giá trị trung bình của COD trong 7 ngày

Trong ngày đầu tiên giá trị COD giảm rất nhanh với hiệu suất khoảng 25% từ 270mg/l xuống 201mg/l. Ở các ngày tiếp theo nồng độ COD có giảm nhưng với hiệu suất không cao và dừng lại ở ngày thứ 3. Ở pH trong khoảng 7,5.

Biểu đồ 11: Hàm lượng BOD trung bình trong 7 ngày.

Ở pH trong khoảng 7.5, hàm lượng BOD trong nước có sự chuyển biến rõ nhất ở ngày đầu và ngày thứ 2. Từ ngày thứ 3 trở đi hàm lượng BOD gần như không thay đổi. Tổng hiệu suất của quá trình xử lí BOD lên đến 80% và còn 46mg/l.

Biểu đồ 12: Giá trị photpho trung bình trong 7 ngày.

Ở pH trong khoản 7.5, trong ngày đầu tiên giá trị photpho được cây xử lí tốt nhất từ 1.8mg/l còn 1mg/l với hiệu suất 45%. Trong các ngày hiệu suất giảm dần trong quá trình xử lí Photpho, Tổng hiệu suất của quá trình xử lí photpho trong 7 ngày là 80%. 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Nồ n g đ ộ(mg /L) Ngày Photpho

Biểu đồ 13: Giá trị trung bình của Amoni trong 7 ngày xử lí.

Ở pH trong khoản 7.5, hàm lượng Amoni giảm cao nhất ở ngày đầu tiên với hiệu suất gần 50%, giảm dần qua ngày thứ 2 và ngày thứ 3. Hiệu suất của cả quá trình lên đến 80%.

Biểu đồ 14: Nồng độ DO trong 7 ngày

Ở khoản pH 7.5 nồng độ oxy hòa tan trong bằng 0, sau 1 ngày xử lí thì hàm lượng oxy hòa tan tăng nhanh lên 3,6mg/l. Ở các ngày tiếp theo hàm lượng DO tăng dần nhưng chậm hơn so với ngày đầu tiên. đến ngày thứ 7 thì nồng độ DO dừng lại ở 7mg/l. 0 2 4 6 8 10 12 14 0 1 2 3 4 5 6 7 8 Nồn g đ ộ (m g/L) Ngày Amoni 0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 1 2 3 4 5 6 7 8 N ồ n g đ ộ (m g/ L) Ngày DO

3.5.3. Nước thải sinh hoạt (Được xử lí bằng cỏ vertiver với bèo.)

Chỉ tiêu Đầu vào Ngày 1 Ngày 2 Ngày 3 Ngày 4 Ngày 5 pH 7.4 7.45 7.59 7.65 7.8 7.7 BOD 290 180 120 65 54 51 COD 408 234 175 110 90 88 DO 0 1.6 2.2 3.6 4.2 5.2 Amoni 12 6.4 4.4 4 3.7 3.6 Nitrat 1.4 0.23 0.42 0.76 1.22 1.55 Photpho 1.8 1.6 1.44 1.17 0.75 0.47

Bảng 3: Kết quả trung bình của mẫu nước với cỏ kết hợp với lục bình từ ngày 28/5 đến ngày 28/5/2018.

Thí nghiệm được tiến hành từ ngày 14/5/2018 đến ngày 28/5/2018. Chia làm 2 lần làm thực nghiệm.

Lần 1: Ngày 14/5/2018 đến ngày 21/5/2018. Lần 2: Ngày 21/5.2018 đến ngày 28/5/2018.

Trong vòng 5 ngày hiệu suất xử lí cao nhất sau ngày thứ năm thì nồng độ các chất không đổi.

Đến lần thứ 3 thử nghiệm kết hợp cả với lục bình thì lục bình chết. Làm nước đang sử lí có màu vàng xuất hiện mùi hôi. Quá trình kết hợp cỏ vertiver với bèo dừng lại.

Bảng 15: Giá trị pH trung bình trong 5 ngày

Giá trị của pH hầu như không thay đổi trong thời gian thực hiện xử lí bằng cây. pH ổn định trong khoảng 7.6 phù hợp với tiêu chuẩn đầu ra

Biểu đồ 16: Hàm lượng BOD trung bình trong 5 ngày.

Biểu đồ 17: Hàm lượng Amoni trung bình trong 5 ngày.

Quá trình xử lí nước ở pH khoảng 7.6. Hàm lượng amoni được xử lí hiệu quả trong những ngày đầu tiên, sau ngày thứ 3 thì hiệu suất xử lí không hiệu quả. Vì quá trình xử lí hiệu quả nên là không còn mùi hôi của nước. Tổng hiệu suất của quá trình lên đến 80%.

Biểu đồ 18: Hàm lượng COD trung bình trong 5 ngày.

Trong ngày đầu và ngày thứ 2 giá trị COD giảm rất nhanh. Ở các ngày tiếp theo nồng độ COD có giảm nhưng với hiệu suất không cao gần như dừng lại sau ngày thứ 3. Ở pH trong khoảng 7,5.Hiệu suất của quá trình xử lí COD 80%.

Biểu đồ 19: Hàm lượng DO trung bình trong 5 ngày.

Ở giá thị pH trong khoản 7.6. Quá trình xử lí DO tăng trưởng điều không có đột biến, tăng lên theo đường thẳng. Cây

Biểu đồ 20: Hàm lượng Nitrat trung bình trong 5 ngày.

Quá trình xử lí ở pH 7.6,hiệu suất xử lí Nitrat không ổn định. Trong ngày đầu tiên hàm lượng Nitrat giảm rất nhanh từ 1,4mg/l xuống 0,23 mg/l với hiệu suất 80%. Nhưng qua các ngày thứ 2 lượng nitrat tăng 200%....lượng Nitrat lại tăng lên dần và vượt qua so với nước ban đầu xử lí. Lượng Nitrat tăng qua các ngày nhưng vẫn nhỏ hơn 10mg/l ở ngày thứ 10. Nguyên nhân Nitrat tăng là do lượng NH3 trong nước được chuyển hóa bởi thực hệ thực vật và vi sinh vật trong rể cỏ vertiver. Vì vậy hàm lượng Nitrat không quá lo ngại khi thời gian lưu nước của bể là 5 ngày.

Biểu đồ 15: Giá trị photpho trung bình trong 5 ngày.

Ở pH trong khoản 7.6, quá trình xử lí của Photpho không có đột biến, giảm qua từng ngày. Tổng hiệu suất củ quá trình xử lí hơn 80%.

3.6 Điểm cải tiến so với các hệ thống trước đây:

Đầu tiên mô hình xử lý nước thải của nghiên cứu không sử dụng đất trồng cho cây sinh trưởng như các mô hình trước đây mà sử dụng phương pháp nuôi trồng thuỷ canh. Điều này sẽ không làm đất lẫn vào nước gây ảnh hưởng đến hiệu quả của quá trình xử lý.

Hình 4: Mô hình của nghiên cứu Hiệu quả xử lý nước thải sinh hoạt của hệ thống đất ngập nước nhân tạo tích hợp

Hình 5: Mô hình của nghiên cứu

Điểm cải tiến thứ hai là mô hình sử dụng một loài thực vật duy nhất là cỏ vetiver với mật độ cây cao nên hiệu suất xử lý cao.

Điểm cải tiến thứ ba là thời gian lưu nước của nghiên cứu ngắn hơn các mô hình của các nghiên cứu trước dẫn đến hiệu suất xử lý cao, xử lý được nhiều nước hơn trong cùng một khoảng thời gian.

KẾT LUẬN

Hình 6: Chiều dài rễ hiện tại của nghiên cứu.

Đây là cây chưa đủ ngày tuổi. Chiều dài rễ còn ngắn chưa tới 20cm. Vì hiện tại chiều dài của rễ chỉ từ 10-20cm. trong khi đó một cây trưởng thành có chiều dài rể tới 3m. Khi cây đủ chiều dài dể thì mật độ cây, thời gian giảm .Hiệu suất của mô hình ngày càng cao.

Chỉ tiêu PHOTPHO AMONI COD BOD DO NITRAR pH Nước đã xử lí 0.35 2.8 70 46 7.1 1.694 6.59 QCVN 0.3 0.9 30 15 >4 10 5,5-9 Hiệu suất 80% 76% 82% 82% Đánh giá

Chưa đạt Chưa đạt Chưa đạt

Chưa đạt

Đạt Đạt Đạt

Bảng 4: So sánh với tiêu chẩn QCVN (Nước trực tiếp)

Mật độ cây của nước có pha hiện tại: 2000 cây đến 2400 cây/1000lít nước Độ dài của rễ cây trung bình hiện taị: 10-15 cm

Thời gian lưu nước của mẫu nước có pha theo tỉ lệ 1:1 là 3 ngày. Thời gian lưu nước của mẫu không pha là 4 ngày.

Mật độ cây ít hơn 400 cây thì cây bị đen rể và dẩn đến cây chết.

Qua việc nghiên cứu chúng ta có thể thấy mô hình sử dụng cỏ có thể đem lại hiệu suất xử lí lên đến 80-90%. Và chúng ta chỉ tốn chi phí xây dựng ban đầu. Gần như không có chi phí vận hành. Vì vậy đây là một mô hình có tính thực tiễn cao và cần được nhân rộng rãi. Để đảm bảo cho việc xử lí nước thải sinh hoạt cho mọi gia đình và an toàn cho nguồn nước ngâm và nước mặt. Giải quyết được một phần nào vấn đè ô nhiễm nước mang tính toàn cầu như hiện nay.

Tài liệu kham khảo

1. TS. Lê Quốc Tuấn. Bài giảng Phương pháp nghiên cứu khoa học môi trường

2. Viện Hóa Học – Viện khoa học Công nghệ Việt Nam, 9/2003. Nghiên cứu xử lý

nước thải ô nhiễm chất hữu cơ bằng bèo tây. Tạp chí Công nghiệp hóa chất số

11/2004.)

3. Trương Thị Nga và Võ Thị Kim Hằng, 2010. Hiệu quả xử lý nước thải chăn nuôi

bằng cây rau ngổ và cây lục bình. Tạp chí Khoa học đất , 34/2010).

4.Cỏ Vetiver - nguồn gốc và một số đặc tính. Trung tâm dữ liệu thực vật Việt Nam, 22/11/2011).

5. Hoàng Xuân Phương. Thảm rễ thực vật khử nước nhiễm độc, 2009.

Khoahocphothong.com.vn)

6. Trường ĐH Xây Dựng Hà Nội, 2006. Xử lý nước thải sinh hoạt bằng bãi lọc trồng

cây dòng chảy thẳng đứng trong điều kiện Việt Nam).

7.Nguyễn Xuân Cường, Nguyễn Thị Loan, Hiệu quả xử lý nước thải sinh hoạt của hệ thống đất ngập nước nhân tạo tích hợp, 2016.

8. TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM TP.HCM, Nghiên cứu thiết kế mô hình đất ngập nước nhân tạo xử lý nước thải kênh việt thắng, Q. Thủ Đức, 2010.