2.2.3.1 Phương pháp lấy mẫu
Lấy mẫu phân tích
Lấy mẫu vào các bình tam giác và mang vào phòng thí nghiệm phân tích ngay.
Lấy mẫu chạy mô hình
Dùng xô lấy nước thải từ hố ga trước Trung tâm xử lý nước thải.
2.2.3.2 Phương pháp phân tích mẫu
Xác định chỉ số BOD bằng phương pháp áp kế
Nguyên tắc
Trong quá trình xảy ra phản ứng oxy hóa sinh hóa, có bao nhiêu phần tử oxy được vi khuẩn sử dụng thì có bấy nhiêu phân tử CO2 được sinh ra. Lượng CO2 này được hấp thụ hoàn toàn bằng KOH đặt trên nắp cao su ở nắp chai BOD. Kết quả, áp suất của pha khí trong chai giảm tỷ lệ với lượng O2 mất đi. Thiết bị sẽ đo sự giảm áp suất không khí trên mặt thoáng chai BOD và biểu diễn ra trực tiếp giá trị BOD (mg/l) trên cột thủy ngân.
Cách tiến hành
Mẫu nước được cho vào những chai BOD chuyên dụng, có thể tích chính xác, và chỉ chiếm một phần nhất định trong chai BOD. Chai được đặt trên thiết bị xác định BOD, đậy kín và được đấu nối với thiết bị manometer. Trong chai BOD, trên mặt thoáng của mẫu nước là không khí chứa 21% oxy. Giữa pha lỏng và khí luôn được tạo một cân bằng nhờ hệ thống khuấy từ. Sau đó, toàn bộ hệ thống được cho vào tủ ủ ở một nhiệt độ xác định. Với hệ thống như vậy, trong quá trình xảy ra phản ứng oxy hóa sinh hóa, có bao nhiêu phần tử oxy được vi khuẩn sử dụng thì có bấy nhiêu phân tử CO2 được sinh ra. Lượng CO2 này được hấp thụ hoàn toàn bằng KOH đặt trên nắp cao su ở nắp chai BOD. Kết quả, áp suất của pha khí trong chai giảm tỷ lệ với lượng O2 mất đi. Thiết bị sẽ đo sự giảm áp suất không khí trên mặt thoáng chai BOD và biểu diễn ra trực tiếp giá trị BOD (mg/l) trên cột thủy ngân.
Khi dựa theo cột thủy ngân, phép đo BOD cho kết quả hàng ngày, và việc bảo hành thiết bị cần thận trọng vì phải định kỳ rửa cột thủy ngân.
Xác định chỉ số COD theo phương pháp sử dụng tác nhân oxy hoá K2Cr2O7 (phương pháp trọng tài).
Nguyên tắc
Hầu hết các chất hữu cơ đều bị oxy hóa khi đun sôi trong hỗn hợp cromic và acid sulfuric.
CnHaOb + c Cr2O72- + 8c H+ → n CO2 + (a/2 + 4c) H2O + 2c Cr3+ Với c = 2/3n + a/6 – b/3
Mẫu được đun sôi trong dung dịch acid mạnh với một lượng K2Cr2O7 dư được biết trước trong hai giờ. Sau quá trình phân hủy, lượng K2Cr2O7 dư còn lại được chuẩn độ với ferrous ammonium sulfate (FAS). Từ đó tính được lượng K2Cr2O7 phản ứng và chất hữu cơ có khả năng oxy hóa được tính theo đương lượng của oxy.
Tiến hành
Rửa ống COD và nắp đậy với acid sulfuric 20% trước khi sử dụng lần đầu để tránh việc nhiễm bẩn. Thể tích mẫu và lượng hóa chất cần dùng được trình bày ở bảng 2.2.
Bảng 2.2 Thể tích mẫu và lượng hóa chất tương ứng với từng loại ống COD Ống nghiệm Thể tích mẫu (ml) Dung dịch K2Cr2O7 (ml) Dung dịch H2SO4 (ml) Tổng thể tích (ml) Mẫu thật 20 10 30 60 Mẫu trắng 20 10 30 60
Lấy mẫu cho vào ống COD và thêm dung dịch oxy hóa vào. Cẩn thận cho acid sulfuric chảy vào theo thành ống COD để lớp acid nằm bên dưới lớp mẫu. Đậy chặt nắp và lắc nhiều lần để hỗn hợp xáo trộn hoàn toàn. Đặt ống nghiệm vào tủ nung (nhiệt độ đã lên 1500C ) và hoàn lưu trong 2 giờ.
Chú ý: mang khẩu trang và bao tay tránh sự tỏa nhiệt của hỗn hợp bên trong ống khi được xáo trộn. Xáo trộn đều mẫu trước khi đưa vào tủ nung để tránh bể ống nghiệm.
Sau khi đun hoàn lưu để các ống COD nguội đến nhiệt độ phòng và đặt lên giá phân tích. Mở nắp ống nghiệm và chuyển mẫu vào một dụng cụ chứa lớn hơn, tráng ống COD nhiều lần bằng nước cất và đem đi chuẩn độ. Thêm 1–2 giọt chỉ thị
feroin và chuẩn độ với FAS 0,1 M. Điểm kết thúc chuẩn độ khi màu chuyển từ xanh sang nâu đỏ. Tương tự tiến hành thí nghiệm với mẫu nước cất (mẫu trắng).
Tính toán
COD mgO2/L = ((A-B)*M*8*103)/ ml mẫu Trong đó:
A: thể tích FAS dùng cho mẫu trắng (mg/l). B: thể tích FAS dùng cho mẫu thật (mg/l).
M: nguyên chuẩn độ của FAS (hệ số xác định sự chênh lệch giữa nồng độ thực của FAS (0.1M) lúc mới pha so với nồng độ của FAS đã bị biến đổi khi để lâu ngoài không khí)
ml mẫu: lượng mẫu dùng cho phân tích (mg/l).
Phân tích chỉ số TN bằng phương pháp trắc quang
Nguyên tắc:
TN được xác định bằng cách phá mẫu với Potassium persulfate bằng bộ phá mẫu HI 839800trong ống nghiệm 20mm được đậy kín. Việc phân hủy này sẽ oxy toàn bộ các dạng của N thành nitrat. Nitrat phản ứng với chất chỉ thị trong ống và sau đó được đo theo phương pháp so màu.
Quy trình đo mẫu:
Tiến hành phá mẫu với Potassium persulfate với lượng mẫu cần dùng là 0.5ml trong thời gian 30 phút ở nhiệt độ 1050C (sử dụng ống nắp đỏ), sau đó để nguội đến nhiệt độ phòng. Cho thêm vào một gói Sodium Metabisufite và 1 gói HI 93767-0. Cho vào ống nắp trắng 2ml mẫu vừa được phá. Tiến hành đo với mẫu trắng đã được chuẩn bị từ trước (mẫu trắng được chuẩn bị và phân tích như mẫu thật), màn hình sẽ hiển thị kết quả TN (mg/l).
Phân tích chỉ số TP theo phương pháp trắc quang
Sử dụng bộ phá mẫu HI 839800 và máy đo quang để bàn đa thông số HI 83214. Nguyên tắc:
TP được xác định bằng cách phá mẫu với Potassium persulfate bằng bộ phá mẫu HI 839800trong ống nghiệm 20mm được đậy kín. Việc phân hủy này sẽ oxy toàn bộ các dạng của P về dạng PO4. PO4 phản ứng với chất chỉ thị trong ống và sau đó được đo theo phương pháp so màu.
Quy trình đo mẫu:
Tiến hành phá mẫu với Potassium persulfate với lượng mẫu cần dùng là 5ml trong thời gian 30 phút ở nhiệt độ 1500C. Sau đó để nguội đến nhiệt độ phòng. Cho thêm vào 2ml dung dịch NaOH 1.54N và 0.5ml HI 93763B-0 93767-0. Tiến hành đo với mẫu trắng đã được chuẩn bị từ trước (mẫu trắng được chuẩn bị và phân tích như mẫu thật), màn hình sẽ hiển thị kết quả. Lấy kết quả này nhân với 0.326 để chuyển sang kết quả dạng TN (mg/l).
Đo pH của mẫu
2.2.4 Phương pháp xử lý và đánh giá số liệu
Xử lý số liệu theo phương pháp xác xuất thống kê, những thí nghiệm làm ba lần sẽ được tính kết quả trung bình theo công thức:
i n i X n X 1 * 1 = ∑ = Trong đó:
X: là kết quả của giá trị trung bình. N: là số lần thực hiện thí nghiệm.
i
X : là kết quả của lần thực nghiệm thứ i cho mỗi thí nghiệm. Tính toán hiệu suất xử lý các chất ô nhiễm theo công thức:
% 100 * A B A E= − Trong đó: E: là hiệu suất (%). A: nồng độ chất ô nhiễm trước xử lý (mg/l). B: nồng độ chất ô nhiễm sau xử lý (mg/l).
Tính toán tải lượng các chất ô nhiễm theo công thức: L = Q* C
Trong đó:
L: tải lượng ô nhiễm (mg/l) Q: lưu lượng nước thải (lít) C: nồng độ chất ô nhiễm (mg/l)
Sử dụng phần mềm Microsoft Office Excel để tính toán số liệu và vẽ biểu đồ. Phương pháp tính toán: tính toán hiệu suất và tính toán tải lượng chất ô nhiễm.
CHƯƠNG 3: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN
3.1 Kết quả khảo sát sơ bộ đặc điểm nước thải chế biến thủy sản tại KCN Suối Dầu. Bảng 3.1 Kết quả khảo sát chất lượng nước thải của các doanh nghiệp Bảng 3.1 Kết quả khảo sát chất lượng nước thải của các doanh nghiệp
Chỉ số (mg/l) Tên doanh nghiệp
BOD5(mg/L) COD(mg/L) TN(mg/L) TP(mg/L) Ngày phân tích 2/2012 3/2012 4/2012 2/2012 3/2012 4/2012 2/2012 3/2012 4/2012 2/2012 3/2012 4/2012 Thông Thuận 400 380 420 520 510 535 160 135 145 35 32 40 Long Shin - - - 50 80 70 26 35 30 9 13 11 Phillips 50 100 420 455 18 95 60 5 35 35 Hải Vương - 400 390 150 515 490 28 145 155 12 40 37 Hải Long - - - 121 375 425 55 77 57.5 9 25 20 Gallant Ocena - - - 72 260 410 70 65 80 32 20 23 QCVN 40:2011/BTNMT cột B 50 150 40 6
Ghi chú: “-” không tiến hành phân tích
• Nhận xét
Qua quá trình khảo sát ở ba tháng cho thấy nồng độ các chất ô nhiễm vượt tiêu chuẩn nhiều lần. Cụ thể trung bình BOD5 vượt 8 lần, COD vượt 3 lần, TN vượt 2 lần và TP vượt 5 lần.
Qua ba tháng thì chúng tôi thấy rằng hàm lượng các chất ô nhiễm có sự thay đổi mạnh qua các tháng, điều này chứng tỏ chế độ dòng chảy và nồng độ các chất ô nhiễm phụ thuộc nhiều vào mùa vụ và đơn hàng của doanh nghiệp.
Với kết quả khảo sát trên cho thấy tình trạng ô nhiễm đã và đang diễn ra tại các doanh nghiệp mặc dù có sự quản lý chặt chẽ của ban quản lý KCN.
Vì thế cần kiểm tra thường xuyên chất lượng nước thải của các doanh nghiệp để hệ thống xử lý tập trung của KCN không bị quá tải.
3.2 Hiện trạng xử lý nước thải tại KCN Suối Dầu
Qua quá trình tìm hiểu thì hệ thống xử lý nước thải của Trung tâm đạt hiểu quả xử lý khá tốt. Cụ thể qua ba lần khảo sát, kết quả đạt được như sau (bảng 3.2).
Bảng 3.2 Hiệu quả xử lý của hệ thống xử lý nước thải tại KCN Suối Dầu
Lần 1 Lần 2 Lần 3
Đầu vào Đầu ra Hiệu suất Đầu vào Đầu ra Hiệu suất Đầu vào Đầu ra Hiệu suất Chỉ số mg/l mg/l mg/l BOD5 375 40 89.3% 400 45 88.8% 350 40 88.6% COD 480 60 87.5% 520 80 84.6% 445 70 84.3% TN 78 50 35.9% 95 55 42.1% 80 45 43.8% TP 32.6 28 14.1% 40 34 15% 36 30 16.7% pH 6.5 7 7 7 6 7 • Nhận xét
Từ kết quả trên, có thể thấy hiệu quả xử lý của hệ thống về các chỉ số như BOD, COD, SS là rất cao, trung bình đạt hiệu suất 87%. Tuy nhiên, hiệu quả xử lý của hai chỉ số TN và TP vẫn còn thấp cụ thể hiệu suất trung bình chỉ đạt 30%, sở dĩ việc hai chỉ tiêu trên có hiệu quả xử lý thấp vì hệ thống của trung tâm chưa có công trình xử lý TN và TP một cách phù hợp, vì thiết kế ban đầu nên việc thay đổi công nghệ hiện nay là rất khó khăn và tốn kém, bên cạnh đó việc xử lý sơ bộ của các nhà máy là chưa đạt hiệu quả. Vậy nên việc tìm ra một hướng giải quyết để giảm hàm lượng TN, TP trong nước thải là việc cấp thiết nhất hiện nay của Trung tâm xử lý nước thải. Do đó việc nghiên cứu ứng dụng cỏ Vetiver để xử lý N và P là rất cần thiết và cấp bách.
3.3 Kết quả nghiên cứu đánh giá khả năng xử lý nước thải của cỏ Vetiver 3.3.1 Tính thích nghi của cỏ Vetiver 3.3.1 Tính thích nghi của cỏ Vetiver
3.3.1.1 Quá trình trồng và phát triển cỏ
Sau khi mua giống từ Quảng Nam thì cỏ được trồng thích nghi tại KCN. Qua quá trình phát chăm sóc cỏ phát triển tốt và có tính thích nghi cao.
Tỷ lệ cây sống đạt trên 90%, kích thước cỏ tăng nhanh sau hơn ba tuần trồng. Chiều cao cây đạt từ 40cm đến 50cm trước khi cho chạy mô hình.
Hình 3.1 Cỏ Vetiver lúc mới trồng Hình 3.2 Cỏ Vetiver sau 3 tuần
3.3.1.2 Tính thích nghi của cỏ trong môi trường nước thải chế biến thủy sản
Sau khi đưa cỏ vào các thùng chứa nước thải chế biến thủy sản thì cỏ phát triển tốt, tốc độ ra lá và rể nhanh. Cụ thể, kích thước rể tăng thêm từ 5 đến 10cm trong 3 tuần chạy mô hình, nhánh lá tăng từ 3 đến 5 nhánh và tăng mạnh về chiều cao từ 30cm lên 50cm–60cm, màu lá vẫn xanh bình thường không có hiện tượng úa vàng hay chết. Điều này chứng tỏ cỏ có khả năng thích nghi tốt trong môi trường nước thải chế biến thủy sản.
3.3.2Đánh giá khả năng loại bỏ N, P, BOD5, COD của cỏ Vetiver 3.3.2.1 Kết quả nghiên cứu của mô hình tĩnh 3.3.2.1 Kết quả nghiên cứu của mô hình tĩnh
Đánh giá khả năng loại TN
Bảng 3.3 Kết quả loại TN sau ba tuần chạy mô hình tĩnh
Kết quả (mg/l) Chỉ số X0 X1 X2 X4 X6 TN đầu vào 95 95 45 23.75 15.8 TN sau 1 tuần 90 40 10 0 0 TN sau 2 tuần 87 0 0 0 0 TN sau 3 tuần 85 0 0 0 0 Hiệu quả xử lý 10.5% 100% 100% 100% 100% Tải lượng ô nhiễm (mg/ngày) 950 950 450 237.5 158
Hình 3.3 Biểu đồ thể hiện mức độ giảm hàm lượng TN giữa các thùng sau ba tuần chạy mô hình tĩnh
• Nhận xét: Sau ba tuần chạy mô hình tĩnh hiệu quả xử lý loại N đạt được rất tốt, chỉ sau tuần đầu tiên ở các thùng có hàm lượng TN cao cũng đã giảm đạt tiêu chuẩn. Hai tuần sau tất cả các thùng đều đạt hiệu suất 100%. So sánh với kết quả đề tài nghiên cứu của TS.Trần Văn Tựa [9] sử dụng bèo tây và bèo cái thì hiệu suất xử lý TN đạt 50.53% điều đó chứng tỏ cỏ Vetiver có khả năng hấp thụ N tốt hơn bèo tây và bèo cái. Kết quả ở xô đối chứng cho thấy quá trình tự làm sạch của nước có diễn ra nhưng hiệu quả xử lý các chất ô nhiễm là không đáng kể.
Đánh giá khả năng loại TP
Bảng 3.4 Kết quả loại TP sau ba tuần chạy mô hình tĩnh Kết quả (mg/l) Chỉ số X0 X1 X2 X4 X6 TP đầu vào 31 31 15.5 7.5 5.17 TP sau 1 tuần 30 27 10 2.25 0 TP sau 2 tuần 30 24 8 0 0 TP sau 3 tuần 29 23 7.5 0 0 Hiệu quả xử lý 6.5% 25.8% 51.6% 100% 100% Tải lượng ô nhiễm (mg/ngày) 310 310 155 75 51.7
Hình 3.4 Biểu đồ thể hiện mức độ giảm hàm lượng TP giữa các thùng sau ba tuần chạy mô hình tĩnh
• Nhận xét: Qua đồ thị và bảng kết quả chúng tôi thấy rằng hiệu quả xử lý P của mô hình là tương đối tốt ở các mức pha loãng 4 lần (X4) và 6 lần (X6). Tuy nhiên hàm lượng TP còn cao hơn tiêu chuẩn cho phép ở mức không pha loãng (X1) chỉ đạt hiệu suất 25.8% còn vượt tiêu chuẩn gấp 4 lần cho phép. So sánh với kết quả đề tài nghiên cứu của TS.Trần Văn Tựa [9] sử dụng bèo tây và bèo cái thì hiệu suất xử lý TP đạt 55.92% với đầu vào là 7.69 mg/l điều đó chứng tỏ cỏ Vetiver có khả năng hấp thụ P tốt hơn bèo tây và bèo cái vì ở mức đầu vào 7.5mg/l hiệu quả xử lý của cỏ Vetiver là 100%. Kết quả ở xô đối chứng cho thấy quá trình tự làm sạch của nước là không đáng kể.
Đánh giá khả năng loại COD
Bảng 3.5 Kết quả loại COD sau ba tuần chạy mô hình tĩnh
Kết quả (mg/l) Chỉ số
X0 X1 X2 X4 X6
COD đầu vào 453 453 226.5 113.3 75.5
COD sau 1 tuần 430 340 150 80 40
COD sau 2 tuần 400 165 70.5 40 30
COD sau 3 tuần 390 80 30 10 10
Hiệu quả xử lý 13.9% 82.3% 86.8% 91.17% 86.75% Tải lượng ô nhiễm (mg/ngày) 4530 4530 2265 1133 755
Hình 3.5 Biểu đồ thể hiện mức độ giảm hàm lượng COD giữa các thùng sau ba tuần chạy mô hình tĩnh
• Nhận xét: Qua ba tuần chạy mô hình, hiệu quả xử lý COD đạt được là rất tốt. Tất cả các mẫu đều đạt tiêu chuẩn cho phép. So sánh với một đề tài nghiên cứu tương tự của Nguyễn Minh Trí và Nguyễn Thị Thanh Thúy [2] cũng sử dụng cỏ Vetiver để xử lý nước thải sinh hoạt với hiệu suất xử lý sau 1 ngày đạt 39.77%, sau 4 ngày đạt 67.77% và sau 8 ngày đạt 83.86%. Kết quả này cho thấy hiệu quả xử lý