CHƯƠNG 4: PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
4.3. Phương pháp nghiên cứu
4.3.1. Thành phần nước thải tổng hợp
Nước thải tổng hợp được sử dụng để khảo sát hiệu quả xử lý của mô hình ĐNN, từ đó làm cơ sở để nghiên cứu hiệu quả xử lý nước thải ao nuôi tôm thật bằng mô hình ĐNN. Trong đó nước thải tổng hợp có thành phần và nồng độ như bảng 4.1
Bảng 4. 1: Thành phần nước thải tổng hợp [50]
Thành phần hóa học Tải lƣợng 62,5 KgCOD/ha.ngày
Tải lƣợng 100 KgCOD/ha.ngày
NaCl(99,9%) 30,00 45,00
C6H12O6 (99,5%) 280,40 448,60
(NH4)2SO4(99,0%) 146,70 220,10
KH2PO4(99,5%) 14,00 21,00
Ca(NO3)2(99,0%) 53,00 79,50
MgSO4.H2O (99,5%) 15,00 22,50
MnSO4 (98,0%) 2,00 3,00
CaCl2 (96,0%) 1,60 2,40
FeCl3.6 H2O (98,0%) 0,20 0,30
CuSO4(99,0%) 0,08 0,12
ZnSO4(98,0%) 0,04 0,06
33
4.3.2. Xây dựng mô hình đất ngập nước kiến tạo
Mô hình ĐNN có dòng chảy ngầm theo chiều ngang đƣợc chọn để tiến hành thực nghiệm. Bởi vì mô hình này có cơ chế loại bỏ các thành phần TDS, COD, N, P.. tương tự như các mô hình ĐNN khác nhưng dễ xây dựng cũng như làm thực nghiệm. Ở đây hàm lượng oxy cung cấp vào nước từ không khí tăng nhờ quá trình quang hợp của thực vật trồng phía trên [48]. Thực vật đƣợc chọn trồng trong mô hình này là cây sậy, có tên khoa học là Phragmites communis. Bởi vì cây sậy là một loài cây có thể sống trong điều kiện thời tiết khắc nghiệt và phù hợp với khí hậu Việt Nam. Hệ sinh vật quanh rễ loại cây này có thể phân hủy chất hữu cơ và hấp thu kim loại nặng trong nước thải. Rễ cây sậy có khả năng làm tăng lượng oxy trong bể cát.
Mô hình đƣợc thiết kế với các thông số đƣợc chọn theo tỉ lệ chiều dài: chiều rộng là 3:1 tới 5:1 hay có thể rộng hơn, chiều cao mô hình xấp xỉ 0,15 – 0,6 m [49]
nhƣ hình 4.1.
Hình 4. 1: Mô hình đất ngập nước kiến tạo
Trong luận văn này mô hình ĐNN đƣợc chọn là mô hình có dòng chảy ngầm và theo phương ngang. Kích thước mô hình được chọn 1,2 x 0,4 x 0,35 m, trong đó mô đƣợc chia làm 3 khu nhƣ hình 4.2:
- Khu nước vào có chiều dài là 0,15m và được điền sỏi 10 – 20 mm.
34
- Khu xử lý có chiều dài là 0,9m , khu này được chia làm 2 lớp, lớp dưới có chiều cao 0,25 m điền sỏi 5 – 10 mm lớp trên có chiều cao khoảng 10 cm đƣợc điền cát mịn.
- Khu nước ra có chiều dài 0,15 m và được diền sỏi 10 – 20 mm.
Hình 4. 2: Mô hình thực nghiệm đất ngập nước kiến tạo
Mô hình sau khi đƣợc điền đầy sỏi thì tiến hành trồng sậy vào mô hình với mật độ 25 cây/m2. Sau khi sậy được trồng khoảng 3 tháng bắt đầu xử lý nước thải.
4.3.3. Khảo sát hiệu quả xử lý nước thải tổng hợp bằng mô hình ĐNN
Trong nghiên cứu này chúng tôi tiến hành đánh giá hiệu quả xử lý nước thải tổng hợp đối với mô hình ĐNN với các tải lƣợng khác nhau theo bảng 4.1. Khi đó tải lượng 62,5 Kg COD/ha.ngày thì được chọn để khảo sát trước nhằm mục đích để cho hệ thích nghi dần và ổn định. Ở tải lƣợng này chúng tôi tiến hành khảo sát hiệu quả xử lý của mô hình trong vòng 30 ngày, tiếp đó tải lƣợng ô nhiễm đƣợc chúng tôi tăng lên 100kg COD/ha.ngày và tiến hành khảo sát trong vòng 30 ngày để đánh giá hiệu quả xử lý hàm lƣợng ô nhiễm của mô hình với các mức tải lƣợng khác nhau. Ở mỗi tải lượng trước khi tiến hành phân tích các chỉ tiêu đầu ra của nước thải
35
chúng tôi chạy mô hình với tải lƣợng đó từ 10-15 ngày để mô hình thích nghi và ổn định theo nhƣ quy trình ở hình 4.3.
Hình 4. 3: Quy trình xử lý nước thải tổng hợp bằng mô hình ĐNN 4.3.4.Khảo sát hiệu quả xử lý nước thải ao nuôi bằng mô hình ĐNN
Mẫu nước thải ao nuôi tôm được khảo sát ở ấp Đại Phước, xã Nhơn Trạch huyện Cát Lái. Các ao nuôi tôm này có diện tích khoảng 2000m2, thả nuôi tôm thẻ chân trắng với mật độ khoảng 50 con/m2. Tại thời điểm lấy mẫu nước thì tôm đã đƣợc nuôi khoảng hai tháng, mẫu đƣợc lấy vào lúc 8h sáng tại khu vực giữa ao với
36
mỗi lần lấy khoảng 100 lít mẫu, mẫu lấy về đƣợc tiến hành phân tích các chỉ tiêu và trữ đông ở nhiệt độ khoảng 40C. Do nồng độ ô nhiễm của nước ao tăng theo thời gian vì thế tải lượng ô nhiễm cũng tăng theo. Trong nghiên cứu này thì lưu lượng xử lý đƣợc giữ cố định 10 lít / ngày để khảo sát hiệu quả xử lý của mô hình ĐNN với các tải lƣợng ô nhiểm khác nhau theo quy trình hình 4.4.
Hình 4. 4: Quy trình xử lý nước thải ao nuôi tôm bằng mô hình ĐNN
4.3.5. Điều chế nano bạc [51-55]
Trong thí nghiệm này nano bạc được điều chế bằng phương pháp khử hóa học với tác nhân khử là natri citrat (Na3C6H5O7, 99,0%) trong dung dịch muối bạc nitrat (AgNO3, 99,0%).
37
Muối AgNO3 được pha trong 500ml nước cất với nồng độ 0,001M. Sau đó đun sôi dung dịch AgNO3, khi dung dịch sôi thì cho 5ml chất khử natri citrat nồng độ 0,04M vào từ từ. Trong suốt quá trình đó dung dịch đƣợc khuấy liên tục, sau khi chất khử đƣợc thêm vào ta giữ nhiệt độ của dung dịch ở 800C theo thời gian khảo sát rồi làm lạnh xuống nhiệt độ phòng, đƣợc mô tả nhƣ hình 4.5
Hình 4. 5: Quy trình điều chế nano bạc
4.3.6. Khảo sát ảnh hưởng thời gian phản ứng đến kích thước hạt Ag NPs Hiệu quả diệt khuẩn của nano bạc phụ thuộc nhiều vào kích thước hạt và độ phân tán của nó. Trong nghiên cứu này chúng tôi tiến hành khảo sát thời gian phản ứng để đƣa ra thời gian thích hợp để đƣợc kết quả hạt nano bạc có kích nhỏ và phân tán đều trong dung dịch, trong đó nồng độ bạc nitrat và natri citrat không đổi.
38
Ba mốc thời gian đƣợc khảo sát là 1,0 giờ, 1,5 giờ và 2,0 giờ, quy trình nghiên cứu nhƣ hình 4.6.
Hình 4. 6: Quy trình khảo sát ảnh hưởng thời gian phản ứng tới kích thước Ag NPs 4.3.7. Khảo sát khả năng diệt khuẩn của nano bạc
Để đảm bảo nước thải được diệt khuẩn hoàn toàn trước khi thải ra môi trường thì sau khi được xử lý bằng mô hình ĐNN nước thải tiếp tục được diệt khuẩn bằng
39
Ag NPs với nồng độ và thời gian tiếp xúc khác nhau để khảo sát khả năng diệt khuẩn trong nước thải ao nuôi tôm của Ag NPs (hình 4.7).
Hình 4. 7: Quy trình khảo sát khả năng diệt khuẩn của nano bạc
4.3.8. Đánh giá hiệu quả xử lý nước thải ao nuôi tôm bằng mô hình ĐNN kết hợp diệt khuẩn bằng nano bạc
Từ các kết quả xử lý mô hình ĐNN và diệt khuẩn bằng nano bạc, chúng tôi tiến hành đánh giá hiệu quả xử lý nước thải ao nuôi tôm bằng mô hình ĐNN kết hợp với diệt khuẩn bằng nano bạc (hình 4.8).Việc xử lý kết hợp hai giai đoạn này nhằm nâng cao hiệu quả xử lý các chất ô nhiễm và vi khuẩn có hại cho tôm.
40
Hình 4. 8: Quy trình đánh giá hiệu quả xử lý nước thải ao nuôi tôm bằng mô hình ĐNN kết hợp với diệt khuẩn bằng nano bạc
41