Mô tả: Nƣớc thải trong thùng chứa đƣợc ơm lên hệ thống ống phun bằng ơm chìm với lƣu lƣợng 12 lít/ngày/ ể, c p nƣớc gián đoạn ngày 2 lần, mỗi lần 6 lít/ ể. Nƣớc đi và hệ thống ống phun đƣợc phun dàn trên ề mặt bể. Sau đó đi vào hệ thống sinh học trong bể. Nƣớc thải sau khi đƣợc xử lý đi ra ngoài theo hệ thống ống thoát nƣớc đƣợc đặt dƣới đáy ể ngay phía dƣới lớp sỏi thoát nƣớc.
Nƣớc thải
31
2.1.2 Vật liệu, cây trồng
- Các ể thí nghiệm đƣợc làm ằng vật liệu sắt trắng, với kích thƣớc dài 0,6m, rộng 0,4 m, cao 0,6 m; thể tích 0,144 m3.
- Vật liệu lọc:
+ Vật liệu thoát nƣớc: Sỏi lớn, kích thƣớc 3
– 5 cm, bố trí tại đáy ể với chiều cao 5 cm. Vật liệu đƣợc xử lý sơ ộ bằng cách rửa sạch với nƣớc, kích thƣớc đƣợc xác định bằng bộ sàng đá tiêu chuẩn ASTM, vật liệu đƣợc l y từ các công trình xây nhà tại khu đang quy hoạch của thành phố Đông Hà, loại sỏi này đƣợc khai thác từ các con sông
ở tỉnh Quảng Trị. Hình 2.2 Vật liệu thoát nƣớc
+ Vật liệu lọc th m nƣớc:
Sỏi nhỏ (kích thƣớc 1-2 cm), đƣợc xử lý sơ bộ bằng cách rửa sạch với nƣớc, kích thƣớc đƣợc xác định bằng bộ sàng đá tiêu chuẩn ASTM, l y từ các công trình xây nhà tại khu đang quy hoạch của thành phố Đông Hà, loại sỏi này đƣợc khai thác từ các con sông ở tỉnh Quảng Trị.
Đ t nung (kích thƣớc 1-2cm), đặt mua.
32
+ Vật liệu SMB (Soil mixture block): gồm đ t sét đỏ với tỉ lệ theo khối lƣợng là 70%, đƣợc l y từ vùng đ t vƣờn huyện Gio Linh, tỉnh Quảng Trị, làm khô tự nhiên và ằng ánh nắng mặt trời, nghiền nát và sàng ằng rây kích thƣớc 2 mm; zeolit dạng bột với tỉ lệ 12%; than hoạt tính gáo dừa dạng bột 12% và rơm rạ với 6% đƣợc phơi khô và ăm nhỏ đến kích thƣớc khoảng 5 cm trƣớc khi đƣa vào SMB. Vật liệu đƣợc nén vào SMB kích thƣớc dài 40 cm, rộng 15 cm, cao 5 cm.
Hình 2.4 Vật liệu SMB
+ Vật liệu lọc (Sỏi vừa và Sỏi nhỏ)
Sỏi nhỏ có thích thƣớc từ 1-2 cm, sỏi vừa có kích thƣớc 2-3 cm, đƣợc xác định bằng bộ sàng đá tiêu chuẩn ASTM, nguồn gốc giống sỏi thoát nƣớc.
Sỏi nhỏ:
Sỏi vừa:
33 - Cây trồng: Đợt 1: Cây riềng Hình 2.6 Cây riềng Đợt 2: Cây môn nƣớc Hình 2.7 Cây môn nƣớc
Sau quá trình thử nghiệm với loại cây rễ củ nhƣ cây riềng và gặp th t bại, sau một thời gian, giống cây này không phát triển mà xu t hiện hiện tƣợng thúi rễ cây, đã chuyển sang thử nghiệm với cây môn nƣớc. Trong 40 cây trồng đợt 1, sử dụng 2 loại, 1 loại có rễ chùm và một loại rễ củ. Sau thời gian gần 1 tháng phát hiện những cây rễ củ xu t hiện hiện tƣờng kém phát triển và chết dần, bộ rễ dần hóa đen và ị phân hủy. Còn những cây rễ chùm phát triển tốt. Nguyên nhân có thể giải thích nhƣ sau: Trong quá trình thích nghi, vi sinh vật ám dính vào ộ rễ thành giá thể xử lý
34
các ch t ô nhiễm. Khi diện tích tiếp xúc tăng, vi sinh vật ám dính càng nhiều, khả năng xử lý ch t ô nhiễm càng tốt, khả năng thích nghi tốt hơn. Còn với bộ rễ củ, do diện tích tiếp xúc ít, khả năng thích nghi của rễ củ trong nƣớc cũng th p hơn so với rễ chùm nên khả năng xử lý kém hơn, khó sống hơn. Quá trình chuẩn bị cây trồng cho mô hình đƣợc chuẩn bị nhƣ sau: làm sạch bộ rễ => ngâm trong nƣớc 3 – 5 ngày để cây thích nghi => trồng vào ể.
2.1.3 Mô tả các bể
- Độ rỗng vật liệu đƣợc xác định bằng phƣơng pháp thủ công, có giá trị nhƣ sau: MSL: 0,33; CW-MSL: 0,34 và CW: 0,33.
35 a. Bể MSL
36 b. Bể Hybrid
37 c. Bể đ t ngập nƣớc nhân tạo (CW)
38
2.2 Phƣơng pháp lấy mẫu, xử lý và phân tích mẫu
- Mẫu nƣớc thí nghiệm: Mẫu nƣớc thải sẽ đƣợc l y mẫu trong 1 tuần/lần; Trong thí nghiệm đánh giá hiệu quả của các tổ hợp xử lý thì mỗi tổ hợp sẽ l y 2h/lần.
Chỉ tiêu phân tích gồm: COD NH4-N, PO4-P, và TSS.
Các mẫu nƣớc thải đầu vào và đầu ra của thí nghiệm sẽ đƣợc phân tích theo các chỉ tiêu trên để đánh giá hiệu quả xử lý.
- Phƣơng pháp l y mẫu và ảo quản mẫu theo các tiêu chuẩn sau:
+ TCVN 5999:1995 (ISO 5667 -10: 1992) - Ch t lƣợng nƣớc - L y mẫu. Hƣớng dẫn l y mẫu nƣớc thải.
Khi chọn địa điểm l y mẫu nƣớc thải, cần luôn ghi nhớ mục tiêu l y mẫu.
Khi l y mẫu nƣớc thải cần chú ý rằng mẫu phải đại diện cho toàn thể chứ không phải cho riêng một công đoạn xử lí nào (trừ khi muốn nghiên cứu riêng công đoạn đó) Phải thƣờng xuyên xem xét lại các địa điểm l y mẫu để ảo đảm những thay đổi rõ ràng trong vận hành của các quá trình phải đƣợc tính đến ngay. Khi l y mẫu nƣớc thải cần hết sức chú ý khắc phục hoặc giảm thiểu sự không đồng đều thƣờng có mặt do các ch t rắn lơ lửng gây ra.
- Phƣơng pháp phân tích mẫu theo một số các tiêu chuẩn sau + SMEWW 5220 C, 22st Ed: phƣơng pháp xác định COD
Các ch t hữu cơ ị phân hủy khi đƣợc đun sôi với hỗn hợp Kali dicromatvà axit sulfuric đậm đặc, xúc tác là AgSO4 có mặt HgSO4
39
Lƣợng Kali dicromat và axit sulfuric iết trƣớc sẽ giảm tƣơng ứng với lƣợng ch t hữu cơ trong mẫu. K2Cr2O7 dƣ sẽ đƣợc định phân lại ằng dung dịch sắt (II) amoni sulfat (FAS) với chỉ thị Ferroin.
PTPU Cr2O72- + 6Fe2+ + 14H+ 2Cr3+ + 6Fe3+ + 7H2O
Từ lƣợng K2Cr2O7 ị khử, ta suy ra lƣợng oxy tƣơng đƣơng dùng để oxy hóa (COD)
+ SMEWW 4500-P E, 22st Ed: phƣơng pháp xác định phốt phát
Ammonium moly date và potassium antymonyl tartrate sẽ phản ứng với orthophosphate trong môi tƣờng axit trung ình để hình thành nên axit phosphomoly dic. Sau đó axit này sẽ bị axit ascorbic khử đến màu xanh của moly denum. Xác định nồng độ của ortophosphate dựa vào phƣơng pháp đo quang ở ƣớc sóng 880nm.
+ SMEWW 4500-NH3-F, 22st Ed: phƣơng pháp xác định amoni
Amonium phản ứng với hypochlorite và đƣợc xúc tác ởi natri nitroprusside tạo thành hợp ch t indophenol có màu xanh. Xác định hàm lƣợng amonium dựa vào phƣơng pháp đo quang ở ƣớc sóng 640nm.
+ TCVN 6625 : 2000: Xác định ch t rắn lơ lửng bằng cách lọc qua cái lọc sợi thủy
tinh
Dùng máy lọc chân không hoặc áp su t để lọc mẫu qua cái lọc sợi thủy tinh. S y cái lọc ở 1050C và lƣợng cặn đƣợc xác định bằng cách cân.
2.3 Phƣơng pháp phân tích và xử lý số liệu
Số liệu quan trắc sẽ đƣợc lƣu trữ trong phần mềm Exel để phục vụ cho xử lý, tổng hợp số liệu.
Phân tích thông kê và vẽ biểu đồ đƣợc thực hiện bằng phần mềm R (version 3.5.2). Hiệu quả của mô hình đƣợc đánh giá, so sánh từng giai đoạn, theo từng
40 thông số và cả quá trình.
Sự khác nhau giữa kết quả giữa các mô hình hoặc sự khác nhau của tải lƣợng thủy lực và cây trồng đƣợc đánh giá ằng kiểm định test (kiểm định kết quả mô hình thí nghiệm giữa 2 nhóm) và phân tích ANOVA (dùng chỉ số hay phƣơng pháp Tukey HSD) (kiểm định nhiều nhóm) với độ tin cậy 95%. Các đánh giá đƣa ra chỉ số P, theo nguyên tắc thống kê, giá trị P < 0,05 thì sự khác biệt giữa các nhóm có ý nghĩa thống kê (hiệu quả xử lý đạt đƣợc hay mô hình thí nghiệm có tác động đến đối tƣợng nghiên cứu).
Hiệu quả xử lý của mô hình thí nghiệm đƣợc thể hiện = Giá trị trung ình ± độ lệch chuẩn (TB ± SD).
Công thức tính hiệu su t: Hiệu su t xử lý (%) = (Nồng độ đầu vào – Nồng độ đầu ra) x 100/Nồng độ đầu vào.
41
CHƢƠNG 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU
3.1 Thành phần và tính chất nƣớc thải đầu vào
Nƣớc đầu vào của mô hình thí nghiệm đƣợc l y tại làng nghề ún Cẩm Thạch, huyện Cam Lộ, tỉnh Quảng Trị. Địa điểm l y nƣớc thải là ể thu gom của từng hộ gia đình, nơi chứa đựng nƣớc thải chảy ra từ bể iogas. Nƣớc thải từ hoạt động sản xu t đƣợc xử lý một phần các ch t ô nhiễm trƣớc khi đƣợ lƣu giữ trong bể chứa. Các nghiên cứu trƣớc đây về nƣớc thải làng ún cho th y, nồng độ các ch t ô nhiễm r t cao, chẳng hạn CODlên đến 4.200 mg/L [25] hoặc 11,400 – 29,000 mg/L [26]. Một nghiên cứu khác về nƣớc thải sản xu t ún của làng Cẩm Thạch cho th y, nồng độ CODvà BOD5 lần lƣợt là 3.550 mg/L và 500 mg/L [27].
Kết quả phân tích 36 mẫu nƣớc thải đầu vào đƣợc trình ày trong Bảng 3.1. Kết quả cho th y rằng, mặc dù đƣợc xử lý một phần trong bể iogas nhƣng nƣớc thải vẫn có nồng độ ô nhiễm khá cao, đặc biệt là ch t dinh dƣỡng (NH4-N 72,1 ± 24,5 mg/L, PO4-P 16,7 ± 8,6 mg/L). So với QCVN, nƣớc thải đầu vào mô hình thí nghiệm vƣợt quá nhiều lần, ví dụ CODCr và NH4-N vƣợt quá 7 lần.
42
Bảng 3.1 Đặc trƣng nƣớc thải đầu vào (n = 36)
Thông số Đơn vị TB SD Min Max QCVN*
CODCr mg/l 338,6 114,8 197,5 766,25 150 NH4-N mg/l 72,1 31 24,6 135,4 10 NO3-N mg/l 0,44 0,57 0,11 2,54 50 PO4-P mg/l 16,7 3,25 8,56 24,2 10 TSS mg/l 87,3 21,4 37,6 132 100 pH 7,3 0,1 7,0 7,5 5,5-9 Ghi chú: * QCVN: bao gồm QCVN 14:2008BTNMT và QCVN 40:2011/BTNMT
3.2 Kết quả nghiên cứu thí nghiệm
3.2.1 Hiệu quả loại bỏ chất rắn lơ lửng
Tổng ch t rắn lơ lửng (TSS) là thông số đƣợc quy định trong quy chuẩn xả thải đối với NTSH và NTCN ở Việt Nam (QCVN 14:2008/BTNMT và QCVN 40/2011/BTNMT). TSS là một ch t ô nhiễm trong nƣớc thải và có thể đƣợc loại ỏ ằng nhiều cơ chế nhƣ lọc, h p phụ, lắng... trong các hệ thống xử lý, đặc iệt là hệ thống xử lý có lớp vật liệu lọc lọc.
Bảng 3.2 thể hiện kết quả loại ỏ và đầu ra TSS qua 03 ể xử lý. Kết quả Bảng 3.2 cho th y, hiệu quả loại ỏ TSS cao nh t ở ể MSL (80%) và th p hơn ở ể CW (75%) và ể CW (75%). Tƣơng tự, TSS đầu ra ở ể MSL th p nh t (15,9 mg/L) và tăng dần ở các ể CW và hy rid (24,1 mg/L).
Mặc dù có sự iến động trong hiệu quả xử lý TSS và đầu ra giữa các ể xử lý, tuy nhiên kết quả phân tích thống kê cho th y, không có sự khác nhau đáng kể (mang ý nghĩa thống kê) giữa 03 ể xử lý trong việc loại ỏ TSS. Điều đó
43 đƣợc thể hiện ở chỉ số F = 0,55 và P > 0,05.
Bảng 3.2 TSS đầu ra và hiệu quả loại bỏ giữa các ể xử lý
Bể xử lý Đầu ra Hiệu quả (%)
MSL 15,9 ± 7,2 80 ± 11
Hybrid 24,1 ± 12,8 72 ± 15
CW 20,8 ± 9,5 75 ± 16
Hình 3.1 cho th y, TSS đầu vào có giá trị không cao và giảm ở cả 03 bể xử lý. Biểu đồ loại bỏ TSS ở các ể MSL, hy rid và CW cũng cho th y sự khác nhau không lớn trong giá trị đầu ra. So với QCVN 14:2008/BTNMT, TSS ở 03 bể đều th p hơn khá nhiều và đạt yêu cầu xả thải.