6. Cấu trúc đề tài
1.6. MÔ HÌNH LỌC NỔI
Mô hình lọc nổi là một hệ thống sử dụng thực vật và vi sinh vật để xử lí nƣớc thải. Nƣớc thải đƣợc gom qua hệ thống ống và đƣa vào mô hình, tại đây các vi sinh vật hiếu khí ở rễ thực vật sẽ phân hủy các chất độc hại thành dinh dƣỡng cho cây. Tại nhiều nƣớc trên thế giới hình thức xử lí nƣớc thải dân dụng bằng hệ thống lọc thực vật đƣợc khuyến khích phát triển vì lợi ích kinh tế và thân thiện với môi trƣờng.
Các thực vật thủy sinh với sức sống dẻo dai, có khả năng hấp thụ và xử lí ô nhiễm, đặc biệt là xử lí nƣớc thải. Các đặc tính này của các loài thực vật thủy sinh đã đƣợc con ngƣời nghiên cứu và ứng dụng trong xử lí nƣớc thải công nghiệp và dân dụng.
Nhiều xí nghiệp bệnh viện trong nƣớc đang áp dụng phƣơng pháp xử lí thân thiện với môi trƣờng này. Tuy nhiên việc kết hợp công dụng xử lí của thực vật vào cảnh quan kiến trúc chƣa đƣợc khai thác trong các công trình kiến trúc trong nƣớc.
Mô hình lọc nổi có nhiều ƣu điểm:
Hiệu suất lọc, độ bền cao.
Thân thiện với môi trƣờng.
Tính thẩm mĩ đƣợc đảm bảo.
CHƢƠNG 2: ĐỐI TƢỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1. ĐỐI TƢỢNG
2.1.1. Hồ Bàu Tràm
Hồ Bàu Tràm nằm ở phƣờng Hòa Hiệp Nam, quận Liên Chiểu, thành phố Đà Nẵng. Phía Đông tiếp giáp với đƣờng Tôn Đức Thắng, phía Tây tiếp giáp với Khu công nghiệp Hòa Khánh. Hồ có diện tích khoảng 32ha.
Đối tƣợng nghiên cứu : Chất lƣợng nƣớc mặt hồ Bàu Tràm
Hình 2.1. Bản đồ quy hoach khu vực hồ Bàu Tràm
2.1.2. Mô hình đất ngập nƣớc và mô hình lọc nổi
Mô hình đất ngập nƣớc có 2 loại là mô hình tự nhiên và nhân tạo. Ở đây, chọn mô hình nhân tạo kết hợp với trồng cây Chuối hoa.
Cây chuối hoa
Tên gọi : + Theo Tiếng Anh: Canna indica Bail + Theo tiếng Việt: Chuối hoa Ấn Độ
Họ : Cannaceae
Bộ gừng : Zingiberales
Lớp một lá mầm : Monocotyledonese
Cây chuối hoa là hoa trồng phổ biến trong khu vực nhiệt đới và ôn đới. Lá màu xanh lá cây lớn giảm dần vào cuốn là mảnh mai, hoa nhỏ và có màu đỏ, Ngoài ra, còn một số loại lai với nhau để tạo ra những cây có màu vàng, hồng, cam hoặc một vài loài có những điểm lốm đốm hoặc cánh hồng trên hoa.
Việc sử dụng mô hình đất ngập nƣớc nhân tạo và mô hình lọc nổi kết hợp với việc trồng cây chuối hoa tạo cảnh quan môi trƣờng đô thị tại các nơi công cộng thì nội dung nghiên cứu sẽ đƣợc giới hạn trong phạm vi nhƣ sau:
Xem xét các quá trình loại bỏ các chất ô nhiễm có trong nguồn nƣớc hồ qua việc sử dụng mô hình đất ngập nƣớc và mô hình lọc nổi kết hợp với trồng cây chuối hoa. Các chỉ tiêu cần đƣợc đánh giá ở đây bao gồm: chất dinh dƣỡng (N-NO3- , N-NH4+, P-PO43-), chất hữu cơ (COD, BOD5), chất lơ lửng (SS).
Các thông số cơ bản bao gồm: hiệu suất quá trình xử lý các chất ô nhiễm, thời gian nƣớc lƣu của mô hình, thể tích nƣớc cấp vào mô hình đƣợc xem xét đánh giá và hiệu chỉnh sao cho cả 2 mô hình phát triển ổn định.
2.2. NỘI DUNG
2.2.1. Thu thập các số liệu có liên quan
Thu thập các số liệu về chất lƣợng nƣớc của hồ Bàu Tràm. Đồng thời, lấy mẫu kiểm chứng để đánh giá chất lƣợng nƣớc tại hồ.
2.2.2. Đánh giá hiện trạng môi trƣờng hồ Bàu Tràm
Xác định vị trí lấy mẫu nƣớc và tiến hành lấy mẫu nƣớc để đánh giá hiện trạng chất lƣợng nƣớc. Các mẫu nƣớc đƣợc lấy nhƣ sau:
Bảng 1.3. Các đợt khảo sát trên hồ Bàu Tràm
Các đợt Nội dung Thời gian
Đợt 1 Khảo sát tại các vị trí trong hồ đối với nƣớc mặt 11/03/2013
Đợt 2 Khảo sát tại các vị trí trong hồ đối với nƣớc mặt 17/06/2013
Đợt 3 Khảo sát tại các vị trí trong hồ đối với nƣớc mặt 05/11/2013
Phân tích các chỉ tiêu có liên quan tại phòng thí nghiệm, bao gồm: pH, nhiệt độ, DO, độ dẫn, SS, COD, BOD5, N-NO3-, N-NH4+, P-PO43-.
Hình 2.2. Sơ đồ vị trí lấy mẫu tại hồ Bàu Tràm
2.2.3. Nghiên cứu đề xuất biện pháp bảo vệ, quản lý chất lƣợng nƣớc hồ Bàu Tràm Tràm
Sau khi khảo sát chất lƣợng nƣớc của hồ chúng tôi xin đề xuất một số biện pháp để kiểm soát chất lƣợng nƣớc nhƣ sau:
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