- Dùng bơm định lƣợng hút nƣớc từ bể thứ (4) cho chảy liên tục vào bể (1) >> sang bể thứ (2) >> bể thứ (3) rồi trở lại bể thứ (4). Thời gian lƣu nƣớc đƣợc lựa chọn bởi lƣu lƣợng nƣớc bơm (chế độ 10 L/h và 6 L/h). Thời gian thí nghiệm là 30 ngày. Bể 1: Chứa phân bò tƣơi Bể 3: Thả 5kg bèo tây Bể 4: Bãi lọc trồng 5kg sậy Bể 2: Bể lắng Hệ thống (5) Bãi lọc trồng
sậy Bèo tây
Bãi lọc trồng sậy Bèo tây Hệ thống (6) Không thả cây Không thả cây Hệ thống (7) Không thả cây Hệ thống (8) Nƣớc vào Nƣớc ra
Đỗ Thị Hải Cao học MTK17 Ngành Khoa học Môi tr-ờng - C 2 ngày lấy mẫu nƣớc 1 lần tại đầu vào của bể bèo và đầu ra của bãi lọc trồng sậy. Các chỉ tiêu theo dõi gồm: TSS, COD, BOD5, NH4+, PO43-.
2.2.4. Phƣơng pháp đánh giá và xử lý số liệu.
Đánh giá chất lƣợng nƣớc theo quy chuẩn hiện hành QCVN 08:2008/ BTNMT – Quy chuẩn kỹ thuật Quốc gia về chất lƣợng nƣớc mặt.
Hiệu suất xử lý tính theo cơng thức: H = (C0 – C) x 100/C0 Trong đó: H: Hiệu suất xử lý (%)
C: là nồng độ tại thời điểm lấy mẫu t (mg/l) C0: nồng độ ban đầu ở thời điểm t0 (mg/l)
Kết quả thí nghiệm đƣợc xử lý thống kê (EXCEL), các số liệu đƣa ra là trung bình của ba lần nhắc lại.
Đỗ Thị Hải Cao học MTK17 Ngành Khoa học Môi tr-ờng
CHNG 3. KT QU NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1. Hiện trạng chất lƣợng nƣớc khu vực nghiên cứu 3.1.1. Nguồn ô nhiễm nƣớc 3.1.1. Nguồn ô nhiễm nƣớc
Kết quả quan sát thực tế hiện trạng môi trƣờng ở địa bàn nghiên cứu của tỉnh Bắc Ninh chúng tôi nhận thấy chất thải ra từ các khu vực này chủ yếu từ hoạt động sinh hoạt, phân gia súc gia cầm và bã thải hữu cơ của làng nghề nấu rƣợu. Các số liệu thu thập thực tế và tính tốn đƣợc trình bày trong bảng 3.1
Bảng 3.1. Lƣu lƣợng xả chất thải từ khu vực nghiên cứu
Nguồn Lƣợng thải An Động Đại Lâm Đình Bảng
1 Sinh hoạt - Số hộ - Nƣớc thải (m3/ngày) - Bã thải rắn (tấn/ngày) 800 400 6 900 450 6,75 50 25 0,38 2 Chế biến lƣơng thực, thực phẩm
- Nhu cầu (tấn sắn/ngày) - Nƣớc thải (m3/ngày) - Bã thải rắn (tấn/ngày) 0 0 0 50 2000 50 0 0 0 3 Chăn nuôi - Số đầu lợn - Nƣớc thải (m3/ngày) - Bã thải rắn (tấn/ngày) 400 20 0,8 1000 50 2 800 40 1,6 Tổng - Nƣớc thải (m 3/ngày) - Bã thải rắn (tấn/ngày) 420 6,8 2500 58,75 65 1,98
Thôn An Động (xã Lạc Vệ) có hơn 4000 nhân khẩu, chiếm 1/3 dân số tồn xã là nơi có mật độ dân số đơng nhất. Mặc dù các hộ chăn nuôi gia súc, gia cầm tập trung đã đƣợc quy hoạch ra rìa thơn nhƣng trong thơn vẫn cịn
Đỗ Thị Hải – Cao häc MTK17 Ngành Khoa học Môi tr-ờng nhiều hộ chăn nuôi nhỏ lẻ. Nƣớc thải sinh hoạt, chất thải và phân gia súc, gia cầm chƣa qua xử lý đều xả thẳng ra rãnh thoát nƣớc lộ thiên rồi đổ xuống các ao trong làng với lƣợng nƣớc thải ra môi trƣờng là khoảng 420 m3/ngày.
Tình trạng xả thải bừa bãi các chất thải ra ao mƣơng trong làng đã gây ô nhiễm môi trƣờng dẫn đến tỷ lệ số ngƣời mắc các bệnh nhƣ đau mắt, sốt xuất huyết, một số bệnh liên quan đến đƣờng ruột và đặc biệt là bệnh ung thƣ đang ngày một tăng. Theo số liệu báo cáo xã năm 2008 có 17/54 trƣờng hợp trong xã tử vong do ung thƣ (chủ yếu là ung thƣ đƣờng hơ hấp và tiêu hóa) thì riêng thôn An Động đã chiếm tới gần 2/3 số ngƣời nhiễm.
Hình 3.1. Đồ thị thể hiện lượng thải từ các điểm nghiên cứu
Hơn 80% số hố xí khơng hợp vệ sinh và nƣớc thải ra cũng xả trực tiếp vào hệ thống rãnh thoát. Hầu hết các mƣơng chảy qua làng nƣớc đen, rác nổi lềnh bềnh và bốc mùi khó chịu, các ổ dịch tiêu chảy thƣờng xuyên bùng phát tại đây. Vào mùa mƣa cũng nhƣ mùa nắng, các ngả đƣờng trong thôn luôn bốc mùi hôi thối.
Trong số các làng nghề nấu rƣợu ở Bắc Ninh thì Đại Lâm là làng điển hình có nhiều hộ nấu rƣợu nhất và tình trạng ơ nhiễm mơi trƣờng cũng nặng
Đỗ Thị Hải Cao học MTK17 Ngành Khoa học Môi tr-ờng n nht. Hơn 50% số hộ Đại Lâm làm nghề nấu rƣợu, hàng năm tiêu thụ khoảng 18.000 tấn sắn khô và tạo trên 1,2 triệu lít rƣợu. Phƣơng pháp nấu rƣợu hồn tồn thủ cơng: sắn khô sau khi ngâm liên tục trong 12 giờ đƣợc nấu chín, ủ lên men và chƣng cất. Nhiên liệu dùng để nấu rƣợu là than cám, than bùn và nguồn nƣớc sử dụng là nƣớc giếng khoan và nƣớc lấy từ sông Cầu. Nhƣ vậy, ngoài nhu cầu sử dụng lƣợng nƣớc lớn và sắn khơ ngun liệu thì lƣu lƣợng nƣớc thải và bã thải một ngày ở khu vực này rất lớn, tƣơng ứng 2500m3 nƣớc thải và khoảng 60 tấn chất thải rắn/ngày.
Vài năm trở lại đây mơ hình trang trại đã hình thành và phát triển mạnh ở Đình Bảng, nhiều gia đình đã đầu tƣ vốn để phát triển kinh tế theo mơ hình VAC, chăn ni kết hợp với thả cá. Bên cạnh chăn nuôi truyền thống và phân tán nhỏ lẻ tại các gia đình thì nơi đây cũng đã hình thành khu trang trại tập trung với khoảng 40 hộ gia đình trên diện tích hơn 20 ha.
Trong số các địa điểm nghiên cứu thì Đình Bảng là thơn có tổng lƣợng thải nhỏ nhất, nguyên nhân là do số hộ ít, chất thải chủ yếu từ các chuồng trại chăn nuôi với lƣu lƣợng nƣớc thải là 65 m3/ngày.
Nhƣ vậy lƣợng thải ra từ các khu vực nghiên cứu tƣơng đối lớn, kể cả nƣớc thải và chất thải rắn. Một phần bã thải rắn đƣợc tận dụng làm nguồn thức ăn cho chăn nuôi, tuy nhiên lƣợng này là không nhiều. Phần lớn chất thải đều xả thẳng xuống cống rãnh hoặc chảy vào các ao trong khu vực làng gây tắc cống rãnh, ô nhiễm môi trƣờng cảnh quan, bốc mùi hơi thối nếu khơng có biện pháp kiểm sốt và xử lý thích hợp sẽ là nguồn ô nhiễm và gây nên nhiều dịch bệnh.
3.1.2. Hiện trạng chất lƣợng nƣớc khu vực nghiên cứu
Mẫu nƣớc đƣợc thu thập và phân tích các thơng số ô nhiễm chủ yếu trong nƣớc mặt. Kết quả phân tích đặc trƣng ơ nhiễm nƣớc đƣợc trình bày trong bảng 3.2
Đỗ Thị Hải Cao häc MTK17 Ngành Khoa học Môi tr-ờng
Bảng 3.2. Kết quả phân tích đặc trƣng ơ nhiễm nƣớc khu vực nghiên cứu
Chỉ tiêu phân tích
Địa điểm nghiên cứu QCVN
08:2008 (Cột B1) An Động Đại Lâm Đình Bảng pH 6,8 7,1 7,7 5.5 - 9 DO (mg/L) 0,7 1,4 1,08 ≥ 2 TSS (mg/L) 95 82,2 106,5 100 TN (mg/L) 32,5 27,5 12,3 - NH4+ (mg/L) 30,4 23,3 9,8 1 COD (mg/L) 155,7 135 103,8 50 BOD5 (mg/L) 88,5 80,1 55,7 25 TP (mg/L) 6,8 6,1 2,6 - PO43- (mg/L) 6,5 5,18 2,3 0.5 Coliform(MPN/100ml) 10,2x104 7,14x104 6,2x104 10000
(Tổng hợp từ bảng 3.2a, 3.2b, 3.2c trong phần phụ luc).
Kết quả phân tích nƣớc mặt tại các điểm nghiên cứu cho thấy: mức độ ô nhiễm ở các tháng mùa khô cao hơn so với các tháng mùa mƣa. Tại An Động, giá trị thông số BOD5 vào mùa khô là là 128,5 mg/l và tƣơng ứng vào mùa mƣa 108,4 mg/l, cao hơn so với QCCP. Nồng độ amoni rất cao, tƣơng ứng các tháng 3, 8 và 11 lần lƣợt là 42,8 mg/l, 33,1 mg/l và 41,7 mg/l cao hơn QCCP từ 30 – 40 lần; tƣơng tự hàm lƣợng photsphat là 7,92 mg/l, 6,24 mg/l và 7,43 mg/l cũng vƣợt QCCP nhiều lần (Số liệu cụ thể đƣợc minh họa trong phụ lục của Luận văn).
Trong số 10 chỉ tiêu phân tích có quy chuẩn đối chiếu thì có đến 5/10 chỉ tiêu vƣợt quá QCCP, chủ yếu ô nhiễm hữu cơ cao và hàm lƣợng chất rắn lơ lửng nhiều. Trong đó, đáng kể nhất là hàm lƣợng oxy hòa tan trong nƣớc
Đỗ Thị Hải Cao học MTK17 Ngành Khoa học Môi tr-ờng quỏ thp (<1mg/l) trong khi QCCP đối với nguồn nƣớc mặt dùng để tƣới cho nơng nghiệp u cầu thấp nhất 2mg/l thì hàm lƣợng oxy hịa tan đo đƣợc là 0,7 mg/l trong mẫu nƣớc mặt tại thơn An Động.
Tình trạng nƣớc mặt ở Tam Đa bị ô nhiễm, giá trị BOD5 thay đổi từ 40 đến 130 mg/l; hàm lƣợng amoni dao động trong khoảng rộng từ 5 đến 45 mg/l; và hàm lƣợng photsphat từ 2,6 đến 8,5 mg/l. Hàm lƣợng oxy hòa tan trong nƣớc thấp hơn QCCP, các thơng số cịn lại đều đạt QCCP. Mức độ ơ nhiễm có sự thay đổi theo vị trí khảo sát và theo mùa trong năm: ở mùa khô mức ô nhiễm cao hơn mùa mƣa, tuy nhiên ở ngay tại mùa mƣa mức độ ô nhiễm cũng rất cao, vƣợt quá QCCP nhiều lần.
Ở Đình Bảng điển hình là tình trạng nƣớc thải từ phân và nƣớc rửa chuồng trại không qua xử lý mà đổ trực tiếp xuống các ao hồ. Nhiều chuồng gia súc xây dựng ngay cạnh bờ ao, phân và nƣớc thải xả trực tiếp xuống ao. Ngoài khu vực trang trại là hệ thống các mƣơng tiêu và ao hồ, cũng bị ô nhiễm nặng nề do ảnh hƣởng của nƣớc và phân từ chuồng trại.
Từ kết quả phân tích cho thấy: Mức độ ơ nhiễm ở khu vực trang trại có sự khác biệt lớn tại các vị trí lấy mẫu và theo các mùa trong năm. Hầu hết các chỉ tiêu phân tích vƣợt quá QCCP, chỉ tiêu BOD5 thay đổi từ 45 đến 65 mg/l, NH4+ từ 12 - 24 mg/l và PO43- từ 1,5 đến 2,8 mg/l cao hơn so với Quy chuẩn nƣớc mặt dùng để tƣới cho nơng nghiệp.
Nhìn chung nƣớc mặt ở các điểm nghiên cứu đã bị ô nhiễm hữu cơ ở mức cao, hai chỉ tiêu BOD và COD dao động trong khoảng rộng và vƣợt QCCP từ 3 – 5 lần. Hàm lƣợng photsphat vƣợt QCCP từ 10 – 12 lần và amoni vƣợt quy chuẩn tới 30 lần.
Ô nhiễm ở đây chủ yếu là ô nhiễm hữu cơ, hàm lƣợng các chất hữu cơ, N, P và chất rắn lơ lửng trong các mẫu thí nghiệm rất cao. Đây là nguồn dinh
Đỗ Thị Hải Cao học MTK17 Ngành Khoa học Mơi tr-ờng dƣỡng dồi dào, có thể tận dụng làm nguồn dƣỡng chất để thực vật sinh trƣởng, phát triển và đạt đƣợc mục tiêu xử lý nƣớc thải.
3.2. Kết quả xử lý nƣớc mặt bằng các hệ thống trồng TVTS 3.2.1. Ảnh hƣởng của mật độ TVTS đến hiệu quả xử lý 3.2.1. Ảnh hƣởng của mật độ TVTS đến hiệu quả xử lý
3.2.1.1. Ảnh hƣởng của mật độ bèo ban đầu đến hiệu quả xử lý nƣớc
Phân tích các chỉ tiêu ơ nhiễm trong các bể thí nghiệm có thả bèo với lƣợng sinh khối từ 4 đến 7 kg/bể thí nghiệm, kết quả thu đƣợc trình bày trong Bảng 3.3 (chi tiết phần phụ lục). Diễn biến sự thay đổi hàm lƣợng tổng chất rắn lơ lửng thể hiện ở hình 3.2 0 50 100 150 200 250 0 5 10 15 20 H à m l ư ợ n g T SS (m g /l )
Thời gian (ngày)
4,0 kg/m2 5,0 kg/m2 6,0 kg/m2 7,0 kg/m2 ĐC
Hình 3.2. Hàm lượng TSS ở các cơng thức thí nghiệm có thả bèo
Sau thời gian xử lý, tổng hàm lƣợng chất rắn lơ lửng ở các cơng thức có thả bèo tây đều giảm hơn so với ban đầu. Ở cơng thức có thả bèo giảm nhiều hơn so với công thức đối chứng không thả bèo và giảm mạnh từ ngày thứ 5 trở đi. Khơng có sự khác nhau nhiều giữa các cơng thức 4kg, 5kg, 6kg và có sự khác nhau lớn giữa các cơng thức này với công thức 7kg. Ở công thức mật độ 5kg/m2
cho hiệu quả xử lý cao nhất (91,72%) và ở cơng thức 7kg có hiệu quả loại bỏ TSS thấp nhất.
Đỗ Thị Hải Cao học MTK17 Ngành Khoa học Môi tr-ờng Hệ số tiêu hao TSS cao nhất (19,2 mg/m2/ngày) trong 5 ngày đầu, sau đó giảm dần từ ngày thứ 10 trở đi và đạt giá trị thấp nhất (7,6 mg/m2
/ngày) ở ngày cuối cùng thí nghiệm (ngày thứ 15) tại công thức 6 kg sinh khối.
0 50 100 150 200 250 300 350 400 0 5 10 15 20 H à m l ư ợ n g C O D (m g /l )
Thời gian (ngày)
4,0 kg/m2 5,0 kg/m2 6,0 kg/m2 7,0 kg/m2 ĐC 0 50 100 150 200 250 0 5 10 15 20 H à m l ư ợ n g B O D 5 (m g /l )
Thời gian (ngày)
4,0 kg/m2 5,0 kg/m2 6,0 kg/m2 7,0 kg/m2 ĐC
Hình 3.3. Sự thay đổi của hai thông số COD và BOD5 ở các thí nghiệm
Tóm tại, từ kết quả phân tích các chỉ tiêu COD, BOD5 ở các cơng thức thí nghiệm cho thấy:
- Các cơng thức có thả bèo cho hiệu quả loại bỏ ô nhiễm rõ rệt so với cơng thức đối chứng, chứng tỏ sự có mặt của bèo làm tăng hiệu quả xử lý.
- Hiệu suất giảm thiểu hai thông số COD và BOD5 giữa các mật độ thí nghiệm chênh lệch nhau không đáng kể. Ở mật độ 5kg/m2
cho hiệu quả loại bỏ cao nhất về cả hai chỉ tiêu này, trong đó COD đạt 87,6% và BOD5 là 91,63%. Ở mật độ 7kg sinh khối cho hiệu suất loại bỏ thấp nhất (83,46 % COD và 85,99% BOD5).
Ở công thức đối chứng, trong 5 ngày đầu hàm lƣợng các chỉ tiêu TSS, COD, BOD5 có giảm đi do khả năng tự làm sạch của nƣớc. Tuy nhiên, do hàm lƣợng các chất hữu cơ tƣơng đối lớn, khơng có các thực vật thủy sinh hỗ trợ xử lý nên hiệu suất xử lý ơ nhiễm có giảm đi. Trên thực tế, đã gặp một số công thức đối chứng giá trị các thơng số COD, BOD5 có thể tăng lên điều này
Đỗ Thị Hải Cao học MTK17 Ngành Khoa học Mơi tr-ờng đƣợc giải thích là do sự phát triển mạnh mẽ trở lại của tảo khi khơng có TVTS hỗ trợ xử lý và sau đó ơ nhiễm đã trở lại khá cao.
Hệ số tiêu hao chất ô nhiễm ở công thức thả 5kg bèo là 19,73 mg COD/m2/ngày và 13,7 mg BOD5/m2/ngày; với công thức đối chứng tƣơng ứng là 2,7 mg COD /m2/ngày và 0,87 mg BOD5/m2/ngày.
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 0 5 10 15 20 H à m l ư ợ n g N H 3 -N (m g /l )
Thời gian (ngày)
4,0 kg/m2 5,0 kg/m2 6,0 kg/m2 7,0 kg/m2 ĐC 0 2 4 6 8 10 12 14 0 5 10 15 20 H à m l ư ợ n g PO 4 (m g /l )
Thời gian (ngày)
4,0 kg/m2 5,0 kg/m2 6,0 kg/m2 7,0 kg/m2 ĐC
Hình 3.4. Sự thay đổi của nồng độ NH4 và PO43-
ở các mật độ bèo khác nhau
Hàm lƣợng NH4+
và PO43- giảm dần sau 5, 10 và 15 ngày xử lý. Nồng độ NH4+
giảm mạnh tới 97,36% và 97,91% tƣơng ứng với mật độ bèo là 7kg/m2 và 5kg/m2. Hệ số tiêu hao NH4+
ở công thức thả 5 kg bèo và công thức đối chứng tƣơng ứng là 2,62 mg NH4+
/m2/ngày và 1,32 mg NH4+
/m2/ngày. Khác với khả năng loại bỏ amoni trong nguồn nƣớc, hiệu quả loại bỏ chỉ tiêu PO43-
thấp ở tất cả các cơng thức thí nghiệm (chỉ từ 49,51% đến 57,55%). Ở công thức Đối chứng hiệu quả xử lý cũng tăng dần nhƣng tốc độ tăng chậm. Hệ số tiêu hao chỉ tiêu PO43-
ở cơng thức có thả 5 kg bèo và cơng thức đối chứng tƣơng ứng là 0,46 mg /m2/ngày và 0,2 mg /m2/ngày.
Nhƣ vậy với mật độ bèo thả là 5kg/m2
ở ngày thứ 15 hiệu suất xử lý rất cao, các thơng số BOD5, TSS có thể loại bỏ tới trên 91% có thể sánh ngang với hiệu quả loại bỏ trong các nghiên cứu đã chỉ ra ở các báo cáo của Đức, Đan Mạch và New Zealand trong khi đó hiệu quả loại bỏ các chỉ tiêu NH4+
Đỗ Thị Hải Cao học MTK17 Ngành Khoa học Môi tr-êng PO43- cao hơn nhiều so với các nghiên cứu của các tác giả ở Đại học Huế (35%).
3.2.1.2. Mối quan hệ giữa mật độ sậy ban đầu với hiệu quả xử lý