1.4.3.1 Trên thế giới
Ở Australia, năm hàng cỏ Vetiver đã được tưới ngầm bằng nước thải lấy từ hố ga ở nhà vệ sinh ra. Khi cỏ Vetiver được năm tháng tuổi, lượng TN trong nước
thấm ngầm qua 2 hàng cỏ đã giảm 83% và sau 5 hàng giảm tới 99%. Tương tự như vậy, hàm lượng TP cũng giảm lần lượt là 82% và 85%.[3]
Ngoài ra ở Australia người ta đã xử lý rất hiệu quả khối lượng lớn nước thải công nghiệp bằng cỏ Vetiver, tới 1,4 triệu lít nước thải/ngày tại một nhà máy chế biến lương thực và 1,4 triệu lít nước thải/ngày tại một lò mổ sản xuất thịt bò.[3]
Ở Trung Quốc, chất dinh dưỡng và kim loại nặng thải ra từ các trại lợn là những chất chủ yếu nhất gây ô nhiễm nguồn nước, với nồng độ N, P và cả Cu, Zn vốn rất cao trong thức ăn tăng trọng. Kết quả thử nghiệm cho thấy, cỏ Vetiver có khả năng làm sạch nước thải rất cao. Nó có thể hấp thụ và lọc Cu và Zn tới trên 90%; As và N tới trên 75%; Pb trong khoảng 30 – 71% và P trong khoảng 15 – 58%. Có thể sắp xếp thứ tự hiệu quả thanh lọc kim loại nặng và các chất N, P của cỏ Vetiver đối với nước thải từ trại lợn như sau: Zn>Cu>As>N>Pb>Hg>P. Và cũng tại hai quốc gia này họ sử dụng cỏ Vetiver để xử lý nước rỉ rác bằng cách trồng cỏ Vetiver trên các bãi rác và lấy luôn nước rỉ rác để tưới. Kết quả thu được tới nay thật tuyệt vời, cỏ Vetiver phát triển tốt đến mức thậm chí đến mùa khô không có đủ nước rò rỉ để tưới. Trồng 3,5ha cỏ Vetiver có thể xử lý 4 triệu lít mỗi tháng trong mùa hè và 2 triệu lít mỗi tháng trong mùa đông (Perey and Truong, 2005).
Hình 1.24 Cỏ Vetiver trồng ở bãi lầy nước thải từ trại nuôi lợn ở Biên Hòa (trái) và ở Trung Quốc (phải)
Ngoài ra cỏ Vetiver còn được dùng làm đồ mỹ nghệ chất lượng cao, lợp nhà, gạch, dây lạt, cây cảnh, chiết xuất tinh dầu, trị bệnh… tại Thái Lan, Indonesia, Nam Mỹ và Châu Phi [3].
1.4.3.2 Tại Việt Nam
Ở miền Nam Việt Nam, Lưu Thái Danh và đồng nghiệp (2006) đã tiến hành một số thử nghiệm tại một nhà máy chiến biến hải sản để xác minh thời gian cần thiết giữ nước thải ở đồng cỏ Vetiver nhằm tiêu giảm N và P xuống tới nồng độ dưới tiêu chuẩn cho phép. Kết quả phân tích cho thấy, hàm lượng TN trong nước thải giảm 88% sau 48 giờ và giảm 91% sau 72 giờ, hàm lượng TP giảm 80% sau 48 giờ và 82% sau 72 giờ. TN và TP bị tiêu giảm sau 48 giờ và 72 giờ xử lý không khác nhau nhiều. Sau những thử nghiệm này, cỏ Vetiver được trồng đại trà ở nhiều đầm hồ thủy sản để bảo vệ bờ, làm sạch nước và xử lý nước thải.[3]
Ở miền Bắc Việt Nam, nước thải từ một xí nghiệp sản xuất giấy ở Bắc Ninh và từ nhà máy đạm Hà Bắc (Bắc Giang) đã được xử lý thử nghiệm bằng cỏ Vetiver. Hai tháng sau khi trồng cỏ, cỏ ở Bắc Ninh đã mọc tốt trừ phần rìa tiếp xúc trực tiếp với nước thải có nồng độ chất ô nhiễm quá cao. Trong khi đó, cỏ Vetiver trồng ven bờ và thủy canh trong các hồ môi trường ở Bắc Giang đã mọc rất tốt trong điều kiện đất bán ngập nước. Lãnh đạo nhà máy rất hài lòng và đang có kế hoạch trồng đại trà ra các khu vực trong quá trình mở rộng sản xuất của họ.[3]
1.4.4 Một số loại thực vật khác có khả năng xử lý nước thải chế biến thủy sản Bảng 1.3 Một số loại thực vật có khả năng xử lý nước thải chế biến thủy sản.[2][3] Bảng 1.3 Một số loại thực vật có khả năng xử lý nước thải chế biến thủy sản.[2][3]
Hiệu suất xử lý Tên thường Tên khoa học
COD (%) BOD5 (%) TN (%) TP (%) Lục bình
nước Water hyacinth 67.04 - 30.43 57.32 Rau ngổ Buffalo Spinach 49.97 - 20,89 42.07 Rau muống Water Spinach 50.67 - 25.41 36.28 Cải xoong Watercress 57.16 - 21.75 43.76
Cỏ hương bài Vetiver 91 82
Qua bảng 1.3 cho thấy có rất nhiều loại thực vật có khả năng xử lý nước thải chế biến thủy sản. Trong đó, cỏ Vetiver cho hiệu quả xử lý cao nhất đối với TN và TP.
CHƯƠNG 2: ĐỐI TƯỢNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
2.1 Đối tượng nghiên cứu
Nước thải chế biến thủy sản tại KCN Suối Dầu.
Cỏ Vetiver được mua từ Công ty cổ phần Tích Trung Quảng Nam.
2.2 Phương pháp nghiên cứu
2.2.1 Phương pháp thu thập số liệu
Đề tài thực hiện phương pháp thu thập số liệu thứ cấp từ các bảng biểu, nhật ký vận hành, phân tích hàng tháng của Trung tâm xử lý nước thải – KCN Suối Dầu.
Các nghiên cứu, đánh giá của các nhà khoa học trong và ngoài nước.
2.2.2 Phương pháp bố trí mô hình đánh giá khả năng thích nghi và hấp thụ, chuyển hóa các chất ô nhiễm (N, P) của cỏ Vetiver đối với nước thải chế biến chuyển hóa các chất ô nhiễm (N, P) của cỏ Vetiver đối với nước thải chế biến thủy sản.
2.2.2.1 Trồng và phát triển cỏ
Cỏ Vetiver được mua từ:
- Công ty cổ phần Tích Trung
- Địa chỉ: Khu 2 thị trấn Ái Nghĩa – Đại Lộc – Quảng Nam
- Email:ctytichtrung@yahoo.com.vn
Sau đó mang về trồng tại Khu công nghiệp Suối Dầu vào ngày để thuận tiện trong quá trình chăm sóc và phát triển cỏ. Cỏ được trồng thành từng luống ở nơi thoáng mát.
Trong quá trình chăm sóc để tăng nhanh thời gian phát triển và ra rể của cây thì đã bổ sung dinh dưỡng cho đất bằng cách bón phân NPK với liều lượng thích hợp.
2.2.2.2 Bố trí mô hình tĩnh
Cách bố trí
Sử dụng 4 tấm xốp có kích thước 45cm *25cm và 4 thùng xốp có kích thước 50cm* 30cm (V=0.06m3).
Cỏ được giữ thăng bằng bởi các tấm xốp và nước thải được chứa trong các thùng xốp.
Mỗi tấm xốp bố trí 36 tép cỏ với tỷ lệ phân bố phù hợp với diện tích mặt nước có trong thùng xốp.
Để khảo sát được khả năng chịu tải cũng như ngưỡng xử lý hiệu quả nhất thì mô hình được bố trí chạy với 4 mức pha loãng khác nhau: không pha loãng, pha loãng 2 lần, 4 lần và 6 lần và được kí hiệu như sau:
+ Xô đối chứng (X0): nước thải không pha loãng. + Thùng 1 (X1): nước thải không pha loãng. + Thùng 2 (X2):nước thải pha loãng 2 lần. + Thùng 3 (X4): là pha loãng mẫu 4 lần. + Thùng 4 (X6): là pha loãng mẫu 6 lần.
Bảng 2.1 Cách pha loãng mẫu chạy mô hình
STT thùng Xô đối chứng (X0) Thùng 1 (X1) Thùng 2 (X2) Thùng 3 (X4) Thùng 4 (X6) Mức pha loãng 0 0 2 4 6 Nước thải (lít) 10 10 5 2.5 1.67 Nước (lít) 0 0 5 7.5 8.33
Theo dõi hàng ngày và ghi nhận sự chuyển biến của cỏ cũng như của nước thải trong mô hình.
Phân tích mẫu nước thải của bốn thùng sau một tuần chạy mô hình, sau hai tuần và sau ba tuần.
2.2.2.3 Bố trí mô hình động
Sau khi chạy mô hình tĩnh qua kết quả phân tích cho thấy ở mức pha loãng 2 lần cho hiệu quả xử lý tối ưu nhất. Nên khi chạy mô hình động chúng tôi chạy với mức pha loãng là 2 lần.
Sử dụng 4 tấm xốp có kích thước 45cm *25cm và 4 thùng xốp có kích thước 50cm* 30cm (V=0.06m3), 4 ống dẫn nước có đường kính 1cm.
Cỏ được giữ thăng bằng bởi các tấm xốp và nước thải được chứa trong các thùng xốp.
Mô hình động được sắp xếp và bố trí như sau:
- Thùng 1 ở vị trí cao nhất và có nhiệm vụ là nơi chứa nước thải.
- Độ cao giảm dần theo thứ tự từ thùng 2 đến thùng 4.
Thời gian lưu nước cho một lần chạy mô hình động là 3 ngày tương ứng với lưu lưu lượng là 6,7l/ngàyđêm.
Tổng lưu lượng nước thải Q=20 lít.
2.2.2.4 Khảo sát tính thích nghi của cỏ
Trong quá trình phát triển cỏ chạy mô hình thì chúng tôi tiến hành đo kích thước thân cũng như rể để xét khả năng thích nghi và tăng kích thước của cỏ.
2.2.3 Phương pháp phân tích 2.2.3.1 Phương pháp lấy mẫu 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