6. Cấu trúc đề tài
2.2.3.1. Mô hình lọc nổi
a, Thiết lập mô hình
Mô hình đƣợc lắp đặt tại phòng thí nghiệm trƣờng Đại học sƣ phạm – Đại học Đà Nẵng.
Mô hình gồm 2 tầng: là 2 thùng xốp hình chữ nhật, đƣợc lót lớp nilon phía bên trong và lắp van mở ở dƣới đáy để lấy nƣớc ra, thể tích chứa là 45 lít, kích thƣớc là 30cm×31cm×50cm.
Hình 2.3. Mô hình lọc nổi
b, Vận hành
Giai đoạn 1: Trồng cây và theo dõi khả năng thích nghi của cây Chuối hoa, trong một thùng xốp chứa 12 cây chuối hoa.
Giai đoạn 2: Cho nƣớc thải từ hồ Bàu Tràm vào để chạy mô hình và theo sự chuyển biến của các chất ô nhiễm thông qua sự phát triển của cây chuối hoa. Bao gồm các đợt nhƣ sau:
Đợt 1: Thời gian nƣớc lƣu 1 ngày (cấp 3 lần), ngày 19 đến 21/02/2014.
Đợt 2: Thời gian nƣớc lƣu 3 ngày (cấp 3 lần), ngày 22 đến 28/02/2014.
Tiếp tục theo dõi sự phát triển của cây chuối hoa trong cả 2 giai đoạn trên, dựa vào sự phát triển về tăng khối lƣợng và sự chuyển hóa của các chất ô nhiễm.
2.2.3.2. Mô hình đất ngập nước
a, Thiết lập mô hình
Mô hình đƣợc lắp đặt và đặt tại Trung tâm nghiên cứu môi trƣờng của trƣờng Đại học Bách Khoa – Đại học Đà Nẵng.
Mô hình gồm 4 tầng. Mỗi tầng đều có van mở nƣớc ở dƣới đáy để dẫn nƣớc từ tầng 1 đến tầng 2, tầng 2 đến 3, tầng 3 đến 4. Bên trong mỗi thùng xốp đều đƣợc bọc một lớp bao nilon và vật liệu gồm có cát, sỏi.
Hình 2.4. Sơ đồ mặt cắt của mô hình đất ngập nước tại phòng thí nghiệm
b, Vận hành
Trồng cây, theo dõi sự phát triển và khả năng thích nghi của cây thông qua chiều cao của cây, số lƣợng trên cây trên mô hình. Thời gian thực hiện là 07/03/2014 đến 14/03/2014.
Sau một thời gian cây đã thích nghi với môi trƣờng thì tiến hành cấp nƣớc vào mô hình.
- Vận chuyển mẫu nƣớc và bùn lấy từ nguồn thải vào hồ, ở đây là nƣớc thải từ nhà máy xi măng Coseco còn bùn thì đƣợc lấy ở điểm qua khảo sát cho hàm lƣợng các chất ô nhiễm cao nhất. Đồng thời quan sát cảnh quan chất lƣợng nƣớc và điều kiện vệ sinh xung quanh.
Hình 2.5. Nơi lấy mẫu nước và nơi lấy mẫu bùn
- Cấp 10 lít nƣớc và 5 kg bùn vào tầng 1, sau thời gian nƣớc lƣu là 1 ngày thì chuyển nƣớc sang tầng 2 bằng cách chảy tràn và tiếp tục lƣu nƣớc 1 ngày. - Cấp 10 lít nƣớc vào tầng 3, sau thời gian nƣớc lƣu là 1 ngày thì chuyển nƣớc
sang tầng 4 bằng cách chảy tràn và tiếp tục lƣu nƣớc 1 ngày.
Phân tích các thông số chất lƣợng nƣớc tại phòng thì nghiệm bao gồm: SS, COD, BOD5, N-NO3-, N-NH4+, P-PO43-.
Thời gian thực hiện cấp nƣớc: từ ngày 15/03/2014 đến ngày 19/03/2014.
2.3. PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.3.1. Phƣơng pháp thu thập số liệu 2.3.1. Phƣơng pháp thu thập số liệu
2.3.1.1. Thu thập số liệu qua tài liệu
Phƣơng pháp này dựa trên nguồn thông tin thu thập đƣợc từ những tài liệu tham khảo có sẵn (sách, luận văn, internet…) để xây dựng cơ sở nội dung.
2.3.1.2. Thu thập số liệu qua thực nghiệm
Trong phƣơng pháp này, số liệu đƣợc thực hiện bằng cách quan sát, theo dõi, đo đạc qua các thí nghiệm. Các thí nghiệm trong lĩnh hóa học đƣợc thực hiện trong phòng thí nghiệm. Để thu thập số liệu, chúng tôi đặt ra các biến để quan sát và đo đạc (thu thập số liệu). Các nghiệm thức trong thí nghiệm (có những mức độ khác nhau) thƣờng đƣợc lặp lại để làm giảm sai số trong thu thập số liệu.
2.3.2. Phƣơng pháp xây dựng mô hình
Trong phƣơng pháp này, chúng tôi tiến hành xây dựng 02 mô hình: Mô hình đất ngập nƣớc tại phòng thí nghiệm trƣờng Đại học Bách Khoa và mô hình lọc nổi tại trƣờng Đại học Sƣ Phạm.
2.3.3. Phƣơng pháp nghiên cứu thực địa
Phƣơng pháp này là phƣơng pháp truyền thống của địa lý học. Nó đƣợc áp dụng để tích lũy tài liệu thực tế về sự hình thành và đặc điểm hồ Bàu Tràm và khu vực xung quanh nó.
2.3.4. Phƣơng pháp khảo sát, lấy mẫu và phân tích mẫu
Sử dụng phƣơng pháp thủ công trong quá trình lấy mẫu, đối với bùn thì lấy bùn bằng dụng cụ hút bùn. Tiến hành đánh giá nhanh chất lƣợng nƣớc tại nơi lấy mẫu bằng các thiết bị đo nhƣ pH, nhiệt độ, DO.
Chọn địa điểm lấy mẫu và bảo quản mẫu, mẫu lấy tại nơi lấy mẫu phải đảm bảo tính chất mang tính đại diện cho toàn bộ chất lƣợng nƣớc ở hồ. Thể tích mẫu cần phải đủ để phân tích các thành phần cần thiết bằng các phƣơng pháp đã chọn. Tiêu chuẩn áp dụng
- TCVN 6663-1 (ISO 5667-1:2006) - Chất lƣợng nƣớc - Lấy mẫu. Phần 1: Hƣớng dẫn lập chƣơng trình lấy mẫu và kỹ thuật lấy mẫu.
- TCVN 6663-3:2008 (ISO 5667-3:2003) - Chất lƣợng nƣớc - Lấy mẫu. Hƣớng dẫn bảo quản và xử lý mẫu.
- TCVN 5994:1995 (ISO 5667-4:1987) - Chất lƣợng nƣớc - Lấy mẫu. Hƣớng dẫn lấy mẫu ở hồ ao tự nhiên và nhân tạo.
Các phƣơng pháp phân tích xác định số liệu thực nghiệm.
- TCVN 6492-2011 (ISO 10523-2008) - Chất lƣợng nƣớc - Xác định pH. - TCVN 6625-2000 (ISO 11923-1997) - Chất lƣợng nƣớc - Xác định chất rắn lơ lửng bằng cách lọc qua cái lọc sợi thủy tinh.
- TCVN 6180-1996 (ISO 7890-3-1988) - Chất lƣợng nƣớc- Xác định nitrat - Phƣơng pháp trắc phổ dùng axit sunfosalixylic.
- TCVN 5988-1995 (ISO 5664-1984) - Chất lƣợng nƣớc - Xác định amoni - Phƣơng pháp chƣng cất và chuẩn độ.
-PO43−đƣợc xác định theo phƣơng pháp trắc quang với thuốc thử SunfoMolydat.
2.3.5. Phƣơng pháp xử lý số liệu và đánh giá kết quả
Xử lý số liệu, các số liệu thực nghiệm đƣợc xử lý bằng phƣơng pháp thống kê và phần mềm Microsoft Excel.
Xác định hiệu suất xử lý các chất ô nhiễm dựa trên định luật bảo toàn vật chất và khối lƣợng.
Các công thức tính toán đƣợc sử dụng bao gồm:
- Thời gian nƣớc lƣu (HRT , ngày):
HRT = V
Q
- Tải trọng thủy lực (HLR, m
3 m2×ngày):
HLR = Q A
- Tải trọng chất ô nhiễm (ALR, g
m2×ngày:
ALR = C × Q
A
- Hiệu suất (E, %):
E = Cvào − Cra Cvào
Trong đó: HRT: Thời gian nƣớc lƣu, ngày.
ALR: Tải trọng chất ô nhiễm, m
3 m2×ngày. A: Diện tích bề mặt, m2.
E: Hiệu suất, %.
V: Thể tích hiệu dụng của mô hình, m3. Q: Lƣu lƣợng, m3/ngày.
C: Nồng độ chất ô nhiễm, mg/l.
Cvào: Nồng độ chất ô nhiễm đầu vào mô hình, mg/l.
Cra: Nồng độ chất ô nhiễm đầu ra mô hình, mg/l.
Đánh giá chất lƣợng nƣớc, cơ sở của việc đánh giá hiện trạng chất lƣợng nƣớc hồ, chất lƣợng nƣớc sau khi vận hành mô hình là so sánh với các quy chuẩn, tiêu chuẩn tƣơng ứng. QCVN 08:2008/BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lƣợng nƣớc mặt.
CHƢƠNG 3: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN
3.1. CHẤT LƢỢNG NGUỒN NƢỚC HỒ BÀU TRÀM
Kết quả quan trắc chất lƣợng nƣớc hồ Bàu Tràm qua 3 đợt khảo sát đƣợc trình bày ở bảng 3.1.
Bảng 3.1. Kết quả phân tích chất lượng nước hồ Bàu Tràm
Thông số pH DO SS BOD5 COD N- NH4+ N- NO3- P- PO43- Đợt Đơn vị - mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l mg/l I (11/3/2013) Min 6,6 4,5 42,6 31,8 46,5 0,2 0,2 1,2 TB 6,8 25,8 53,6 94,6 132,7 0,7 0,6 1,5 Max 7,0 47,0 64,5 157,4 218,8 1,1 0,9 1,9 II (17/6/2013) Min 6,5 2,0 58,0 36,5 57,5 0,4 0,4 1,1 TB 6,7 2,9 78,0 62,6 105,0 0,6 0,6 1,4 Max 6,9 3,8 98,0 88,8 152,5 0,9 0,9 1,8 III (5/11/2013) Min 4,1 7,2 50,6 30,0 46,7 0,3 0,2 1,2 TB 6,6 11,0 67,1 96,3 142,1 0,8 0,5 1,6 Max 9,0 14,7 83,7 162,5 237,5 1,3 0,9 2,0 QCVN 08:2008 /BTNMT 5.5-9 ≥ 4 100,0 25,0 50,0 1,5 15,0 0,5 3.1.1. Hàm lƣợng chất rắn lơ lửng
Hình 3.1. Hàm lượng chất rắn lơ lửng của hồ Bàu Tràm qua 3 lần khảo sát
0 20 40 60 80 100 120 Chỉ tiêu SS (mg/l) Lần 1 Lần 2 Lần 3
Nhận xét:
- Nồng độ SS nƣớc đầu vào qua 3 lần khảo sát thay đổi trong khoảng từ 42,6 đến 98 mg/l. Nồng độ SS đầu vào trung bình của lần 1 là 54,46 mg/l, lần 2 là 76,36 mg/l, lần 3 là 65,95 mg/l.
- Nồng độ SS đầu vào cao nhất tại điểm lấy mẫu số 10.
3.1.2. Hàm lượng các chất hữu cơ
Hình 3.2. Hàm lượng chất hữu cơ BOD5, COD của hồ Bàu Tràm qua 3 lần khảo sát
Nhận xét:
- Nồng độ BOD5 nƣớc đầu vào qua 3 lần khảo sát thay đổi trong khoảng từ 30 đến 163 mg/l. Nồng độ BOD5 đầu vào trung bình của lần 1 là 53,79 mg/l, lần 2 là 59,7 mg/l, lần 3 là 62,57 mg/l. Nồng độ BOD5 tại các điểm đều vƣợt quá tiêu chuẩn cho phép, nồng độ cao nhất tại điểm lấy mẫu số 10.
- Nồng độ COD nƣớc đầu vào qua 3 lần khảo sát thay đổi trong khoảng từ 31 đến 238 mg/l. Nồng độ COD đầu vào trung bình của lần 1 là 76,76 mg/l, lần 2 là 88,2 mg/l, lần 3 là 92,77 mg/l. Nồng độ COD tại các điểm đều vƣợt quá tiêu chuẩn cho phép, nồng độ cao nhất tại điểm lấy mẫu số 10.
3.1.3. Hàm lượng các chất dinh dưỡng
0 50 100 150 200 Chỉ tiêu BOD5(mg/l) Lần 1 Lần 2 Lần 3 QCVN 08:2008 0 50 100 150 200 250 Chỉ tiêu COD (mg/l) Lần 1 Lần 2 Lần 3 QCVN 08:2008 10
Hình 3.3. Hàm lượng các hợp chất dinh dưỡng N-NH4+, P-PO43- của hồ Bàu Tràm qua 3 lần khảo sát
Nhận xét:
- Nồng độ N-NH4+ nƣớc đầu vào qua 3 lần khảo sát thay đổi trong khoảng từ 0,2 đến 1,5 mg/l. Nồng độ N-NH4+ đầu vào trung bình của lần 1 là 0,5 mg/l, lần 2 là 0,6 mg/l, lần 3 là 0,61 mg/l. Nồng độ N-NH4+ tại một số điểm nằm dƣới quy chuẩn cho phép nhƣng lại có một số điểm vƣợt quá tiêu chuẩn cho phép, nồng độ cao nhất tại điểm lấy mẫu số 10.
- Nồng độ P-PO43- nƣớc đầu vào qua 3 lần khảo sát thay đổi trong khoảng từ 1 đến 2 mg/l. Nồng độ P-PO43- đầu vào trung bình của lần 1 là 1,56 mg/l, lần 2 là 1,33 mg/l, lần 3 là 1,59 mg/l. Nồng độ P-PO43- tại các điểm đều vƣợt quá tiêu chuẩn cho phép, nồng độ cao nhất tại điểm lấy mẫu số 10.
Kết luận:
Dựa vào số liệu phân tích, hầu hết các chỉ tiêu đều vƣợt quy chuẩn cho phép. Trong đó, vị trí số 10 có hàm lƣợng các chất ô nhiễm cao nhất với tất cả chỉ tiêu. Do đó, tôi đã chọn vị trí số 10 là vị trí lấy mẫu.
3.2. KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU MÔ HÌNH ĐÂT NGẬP NƢỚC VÀ MÔ HÌNH LỌC NỔI LỌC NỔI 3.2.1. Mô hình đất ngập nƣớc 0 0.5 1 1.5 Chỉ tiêu N-NH4+(mg/l) Lần 1 Lần 2 Lần 3 QCVN 08:2008 0 0.5 1 1.5 2 2.5 Chỉ tiêu P-PO43-(mg/l) Lần 1 Lần 2 Lần 3 QCVN 08:2008 10
3.2.1.1. Sự sinh trưởng và phát triển của cây chuối hoa
Hình 3.4. Sự sinh trưởng và phát triển của cây chuối hoa trong mô hình
Hình 3.5. Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa số lượng cây trong mô hình
30 32 31 30 33 35 34 32 26 28 30 32 34 36 T1 T2 T3 T4 Số lƣợng Ban đầu Sau 5 ngày
Bảng 3.2. Kết quả phân tích chất lượng nước sau khi qua mô hình đất ngập nước (15/03/2014 đến 19/03/2014) Chỉ tiêu BÙN NƢỚC QCVN 08:2008 BẬC 1 Bậc 2 ĐỐI CHỨNG BẬC 3 BẬC 4 ĐỐI CHỨNG BẬC 1 BẬC2 BẬC 3 BẬC 4 VÀO RA RA RA RA VÀO RA RA RA RA SS MIN 100 20 12 24 12 60 20 10 22 11 TB 256,6 54,8 17 52,6 22,6 100,6 32 14,4 40,6 17,6 MAX 380 80 22 95 40 163 60 27 72 31 BOD5 MIN 89,4 39 14 65,4 46,6 49,6 15,7 7,9 41,2 33,6 15 TB 98 44,2 16,1 70,9 49,9 57,6 24,3 12,3 47,8 39,5 MAX 111,3 50,1 18,7 83,3 57,2 65,2 32,4 16,4 52,9 45,2 COD MIN 149,2 64,2 23,7 97,2 66,2 104,6 21,8 10,9 88,1 73,4 30 TB 163,8 73,5 27,6 108,4 73,3 114,7 41,9 21 94,3 77,7 MAX 185,8 86,1 31,8 122,3 79,6 126,5 69,9 34,8 104 84,6 N-NH4+ MIN 0,9 0,4 0,2 0,7 0,5 0,7 0,4 0,2 0,7 0,5 0,5 TB 1,6 0,7 0,3 1,3 0,9 1,3 0,7 0,4 1,1 0,9 MAX 2,6 1,2 0,5 2 1,4 1,6 0,9 0,5 1,4 1,2 N-NO3- MIN 11,3 5,2 1,8 8,1 5,7 11 5,8 2,9 9 7,3 10 TB 12 5,6 2,1 8,8 6,4 15,4 8,4 4,2 12,7 10,2 MAX 13,4 6,2 2,4 10,2 7,5 27 14 7,2 22,2 18 P-PO43- MIN 0,7 0,3 0,1 0,5 0,4 0,7 0,3 0,2 0,5 0,4 0,3 TB 1 0,4 0,2 0,8 0,5 0,9 0,5 0,2 0,8 0,6 MAX 1,3 0,6 0,2 0,9 0,7 1,1 0,6 0,3 0,9 0,8
3.2.1.2. Hàm lượng chất rắn lơ lửng
Hình 3.6. Sự thay đổi nồng độ chất rắn lơ lửng sau khi qua mô hình đất ngập nước
Nhận xét:
-Đối với lƣu lƣợng là hỗn hợp bùn + nƣớc: Nồng độ SS thay đổi trong khoảng từ 100 mg/l đến 380 mg/l (trung bình 256,6 mg/l). Sau khi đi qua mô hình, giá trị SS ra tầng 1 chỉ còn khoảng từ 20 mg/l đến 80 mg/l (trung bình 54,8 mg/l), ra tầng 2 khoảng từ 12 đến 22 mg/l (trung bình 17 mg/l). Hiệu suất tách SS trung bình với tầng 1 là 78,9%, với tầng 2 là 64%, so với đối chứng thì hiệu suất tách tƣơng ứng với tầng 1 là 79,5%, tầng 2 là 50%.
-Đối với lƣu lƣợng là nƣớc: Nồng độ SS thay đổi trong khoảng từ 60 mg/l đến 163 mg/l (trung bình 100,6 mg/l). Sau khi đi qua mô hình, giá trị SS ra tầng 1 chỉ còn khoảng từ 20 mg/l đến 60 mg/l (trung bình 32 mg/l), ra tầng 2 khoảng từ 10 đến 27 mg/l (trung bình 14,4 mg/l). Hiệu suất tách SS trung bình với tầng 1 là 66,7%, với tầng 2 là 52,7%, so với đối chứng thì hiệu suất tách tƣơng ứng với tầng 1 là 57,3%, tầng 2 là 55,8%.
3.2.1.3. Hàm lượng các chất hữu cơ
a.Chỉ tiêu COD
0 100 200 300 400
15-Mar 16-Mar 17-Mar 18-Mar 19-Mar
Chỉ tiêu SS (mg/l) 10 lít bùn + nƣớc VÀORA 1 RA 2 RA-DC 1 RA-DC2 0 50 100 150 200
15-Mar 16-Mar 17-Mar 18-Mar 19-Mar
Chỉ tiêu SS (mg/l) - 10 lít nƣớc VÀO
RA 3 RA 4 RA-DC 3 RA-DC 4
Hình 3.7. Sự thay đổi nồng độ COD sau khi qua mô hình đất ngập nước
Nhận xét:
-Đối với lƣu lƣợng là hỗn hợp bùn + nƣớc: Nồng độ COD thay đổi trong
khoảng từ 149,2 mg/l đến 185,8 mg/l (trung bình 163,8 mg/l). Sau khi đi qua mô hình, giá trị COD ra tầng 1 chỉ còn khoảng từ 64,2 mg/l đến 86,1 mg/l (trung bình 73,5 mg/l), ra tầng 2 khoảng từ 23,7 đến 31,8 mg/l (trung bình 27,7 mg/l). Hiệu suất COD trung bình với tầng 1 là 55,2%, với tầng 2 là 62,4%, so với đối chứng thì hiệu suất tƣơng ứng với tầng 1 là 33,8%, tầng 2 là 32,3%.
-Đối với lƣu lƣợng là nƣớc: Nồng độ COD thay đổi trong khoảng từ 104,6 mg/l đến 126,5 mg/l (trung bình 114,7 mg/l). Sau khi đi qua mô hình, giá trị COD ra tầng 1 chỉ còn khoảng từ 21,8 mg/l đến 70 mg/l (trung bình 42 mg/l), ra tầng 2 khoảng từ 11 đến 34,8 mg/l (trung bình 21 mg/l). Hiệu suất COD trung bình với tầng 1 là 63,5%, với tầng 2 là 49,6%, so với đối chứng thì hiệu suất tƣơng ứng với tầng 1 là 17,7%, tầng 2 là 17,6%.
b.Chỉ tiêu BOD5
Hình 3.8. Sự thay đổi nồng độ BOD5 sau khi qua mô hình đất ngập nước
0 50 100 150 200