Đồ án Xử lý nước thải tinh bột khoai mì bằng bèo Lục Bình

hấp phụ được sử dụng rộng rãi để làm sạch triệt để các chất hữu cơ hịa tan sau xử lý sinh học mà chúng cĩ độc tính cao hoặc khơng thể phân hủy sinh học. Chất hấp phụ là: thanh hoạt tính, các chất tổng hợp; một số chất thải của sản xuất: tro, xỉ, mạc sắt, khống chất, keo nhơm,… phương pháp này cĩ hiệu quả cao ở xử lý giai đoạn cuối. Phương pháp cũng cĩ thể tái chế chất hấp phụ. - Trao đổi ion: Làm sạch tách khỏi nước chứa Cyanua,… Đây là quá trình mà các ion trên bề mặt vật rắn trao đổi với ion cĩ cùng điện tích trong dung dịch khi chúng tiếp xúc nhau. Chất trao đổi là các chất vơ cơ cĩ nguồn gốc tự nhiên, chất vơ cơ tổng hợp. Phương pháp cĩ hiệu quả cĩ ở giai đoạn cuối nhưng khá tốn kém, địi hỏi phải tái sinh ionit (chất trao đổi ion). Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến SVTH: Huỳnh Thị Thuận Trang 19 MSSV: 105111079 II.6.4 Xử lý sinh học - Xử lý hiếu khí: Bao gồm quá trình bùn hoạt tính, hồ ổn định cĩ sục khí, bể tiếp xúc sinh học, cánh đồng tưới,… Tuy nhiên các cơng trình xử lý thường chiếm diện tích lớn, nước thải tinh bột khoai mì cĩ hàm lượng ơ nhiễm rất cao nên xử lý hiếu khí tốn nhiều năng lượng do tiêu hao trong quá trình sục khí. Phương pháp này chỉ thích hợp sau khi nước thải đã qua giai đoạn tiền xử lý nhằm giảm nồng độ các chất ơ nhiễm. - Xử lý kỵ khí: Gồm: USB, lọc kỵ khí, hệ thống lọc đệm giãn nở. So với hiếu khí, xử lý kỵ khí cho thấy tính khả thi cao hơn và cĩ nhiều điểm vượt trội hơn: chi phí đầu tư vận hành thấp, lượng hĩa chất cần bổ sung ít, ít tốn năng lượng và cĩ thể thu hồi tái sử dụng biogas, lượng bùn sinh ra thấp hơn nên cĩ thể vận hành cao tải, giảm diện tích cơng trình. II.6.5 Các cơng nghệ xử lý đang đƣợc áp dụng và nghiên cứu tại Việt Nam Hiện nay, Việt Nam đứng thứ 16 về chế biến tinh bột khoai mì trên thế giới, với mức sản xuất tinh bột mì đạt tới 2.050.300 tấn mỗi năm (Diệu, 2003). Củ mì tươi được xem như là nguồn nguyên liệu thơ để chế biến tinh bột mì. Rất nhiều nhà máy chế biến tinh bột khoai mì đã được xây dựng và đưa vào hoạt động nhằm làm tăng giá trị của tinh bột mì, cung cấp tinh bột mì cho các ngành cơng nghiệp như dệt, giấy, thực phẩm, xà phịng, chất tẩy, dược phẩm, mỹ phẩm… Tinh bột khoai mì được sản xuất hàng năm tại Việt Nam khoảng 500.000 tấn (Diệu, 2003). Sự phát triển của ngành chế biến tinh bột mì đã dẫn đến ơ nhiễm mơi trường nghiêm trọng, đặc biệt đối với các nguồn tiếp nhận nước thải. Để sản xuất một tấn tinh bột mì, các nhà máy chế biến thải ra mơi trường khoảng 12 – 15 m3 nước thải (Hiển và cộng sự, 1999; Mai, 2004). Kết quả khảo sát và đánh giá các thành phần và tính chất nước thải sinh ra từ các nhà máy chế biến tinh bột mì cho thấy loại nước thải này cĩ hàm lượng chất hữu cơ cao, COD (7.000 – 41.500 mg/l), BOD (6.200 – 23.000 mg/l) và SS (500 – 8.600 mg/l), pH thấp và dao động trong khoảng 4,2 – 5,7. Bên cạnh đĩ hàm lượng độc tố CN- khá cao (19 – 96 mg/l). Khả năng phân hủy kỵ khí của nước thải tinh bột mì rất cao cĩ thể đạt đến 92,3 – 93,3% đối với nước thải nguyên thủy, và đạt đến 94,6 – 94,7% đối với nước thải sau lắng sơ Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến SVTH: Huỳnh Thị Thuận Trang 20 MSSV: 105111079 bộ (Mai, 2006). Do đĩ, đối với các nhà máy chế biến tinh bột mì, nước thải là một trong những nguyên nhân gây ơ nhiễm nghiêm trọng cho mơi trường. Hiện nay, xử lý nước thải tinh bột mì hầu như chỉ được áp dụng ở các nhà máy lớn bằng cách sử dụng hệ thống các hồ ổn định cùng với thực vật nước. Tuy nhiên, thực tế vận hành của hệ thống đã cho thấy một số nhược điểm như phát sinh mùi, nhu cầu diện tích lớn và thời gian lưu nước dài (20 – 40 ngày) để các chất hữu cơ cĩ thể phân hủy hồn tồn. Cơng nghệ xử lý như trên sẽ cho kết quả đầu ra khơng ổn định và rất khĩ đạt tiêu chuẩn đầu ra của Việt Nam, thơng thường là TCVN 5945 – 2005 cột B. Trong khi đĩ cĩ rất nhiều nghiên cứu liên quan đến xử lý nước thải tinh bột mì bằng quá trình xử lý hiếu khí và kỵ khí, chẳng hạn như bể FBMR (Siller và cộng sự, 1997), dùng phản ứng acid hĩa (Siller và cộng sự, 1998), bể UASB (Annachhatre và cộng sự, 1997; Huub và cộng sự, 2000), bể phản ứng UASB, và hệ thống hồ oxy hĩa (Hiển và cộng sự, 1999), bể methane (Olga và cộng sự, 1999), bể phản ứng khuấy trộn và kết hợp lắng (Paixaco và cộng sự, 2000), kết hợp giữa quá trình hiếu khí và kỵ khí (Oliveira et al., 2001), bể phản ứng kỵ khí 2 bậc dùng bùn hoạt tính dính bám (Nandy và cộng sự, 1995), và hệ thống hồ (Uddin, 1970; Yothin, 1975; Uddin, 1997; pescod et al, 1997; Nandy et al, 1995). Tuy vậy, cĩ rất ít nghiên cứu được thưc hiện hồn chỉnh, từ nước thải ban đầu cho đến đầu ra của hệ thống, để cĩ thể đạt được tiêu chuẩn xả thải của địa phương. Để thúc đẩy cơng nghiệp chế biến tinh bột mì phát triển bền vững, nghiên cứu đã được thực hiện để đánh giá và xác định khả năng áp dụng phương pháp sinh học để xử lý đối với nước thải chế biến tinh bột tại việt nam. Hệ thống UASB (Upflow Anaerobic Sludge Blanket) được sử dụng để làm giảm COD và thu hồi năng lượng từ khí methane, sau hệ thống UASB, nước thải vẫn chứa một phần lượng chất hữu cơ,do đĩ sẽ tiếp tục xử lý triệt để bằng hệ thống hiếu khí và hệ thống hồ sinh học. Hệ thống hồ sinh học ngồi chức năng xử lý phần chất hữu cơ cịn lại, loại nitơ, photpho, hệ thống hồ cịn cĩ khả năng là hồ dự trữ nước để tái sử dụng cho nơng nghiệp, là hệ thống đảm bảo an tồn khi cĩ sự cố đối với hệ thống xử lý. Cơng nghệ kết hợp giữa các bể phản Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến SVTH: Huỳnh Thị Thuận Trang 21 MSSV: 105111079 ứng cao tải và hệ thống xử lý hồ cĩ ưu điểm hơn nhiều so với hệ thống xử lý chỉ dùng hồ sinh học như: nhu cầu diện tích thấp, ít sinh mùi, và nước thải sau xử lý cĩ thể đạt tiêu chuẩn địa phương trước khi xả thải ra mơi trường. Thống kê hiện trạng áp dụng cơng nghệ xử lý nước thải tại các nhà máy chế biến tinh bột khoai mì quy mơ lớn miền Nam như sau: Bảng II.7: Hiện trạng áp dụng cơng nghệ xử lý nƣớc thải tại một số nhà máy chế biến tinh bột khoai mì STT Tên nhà máy Địa phƣơng Cơng nghệ/cơng suất Tình trạng thực tế 1 Nhà máy sản xuất tinh bột sắn Phú Yên Phú Yên Bùn hoạt tính lơ lửng (Aerotank) – 1.600 m3/ngày đêm Chưa đạt TCVN 5945 – 1995 (Loại B) do quá tải về cơng suất 2 Nhà máy sản xuất tinh bột khoai mì Quảng Ngãi Quảng Ngãi Hồ kỵ khí, hồ sinh học tùy nghi – 750 m 3/ngày đêm Chưa đạt TCVN 5945 – 1995 (Loại B) do quá tải về cơng suất 3 Nhà máy chế biến tinh bột khoai mì KMC Bình Phước Hồ kỵ khí, hồ sinh học tùy nghi – 2.000 m 3/ngày đêm Chưa đạt TCVN 5945 – 1995 (Loại B) do quá tải về cơng suất 4 Nhà máy chế biến tinh bột khoai mì Tân Châu – Singapore Tây Ninh Hồ kỵ khí, hồ sinh học tùy nghi – 2.000 m 3/ngày đêm Chưa đạt TCVN 5945 – 1995 (Loại B) do quá tải về cơng suất 5 Nhà máy chế biến khoai mì Phước Long Bình Phước Hồ kỵ khí, hồ sinh học tùy nghi – 4.000 m 3/ngày đêm Chưa đạt TCVN 5945 – 1995 (Loại B) do quá tải về cơng suất 6 Nhà máy chế biến Bình Bể UASB, hồ Đạt TCVN Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến SVTH: Huỳnh Thị Thuận Trang 22 MSSV: 105111079 tinh bột khoai mì Matech (sẽ xây dựng) Phước sinh học tùy nghi – 2.400 m 3/ngày đêm 6984 – 2001 (theo thiết kế) 7 Nhà máy chế biến tinh bột khoai mì sơng Lũy (vận hành đầu năm 2002) Bình Thuận Hồ kỵ khí, hồ sinh học tùy nghi – 800 m 3/ngày đêm Đạt TCVN 5945 – 1995 (Loại B) (theo thiết kế nhưng chưa kiểm chứng) Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến SVTH: Huỳnh Thị Thuận Trang 23 MSSV: 105111079 CHƢƠNG III TỔNG QUAN CÂY LỤC BÌNH III.1 Cây Lục Bình III.1.1 Nguồn gốc Lục Bình cĩ nguồn gốc ở vùng nhiệt đới của Nam Mỹ nĩ đã du nhập vào nhiều vùng ơn đới trên thế giới như Trung Mỹ, Bắc Mỹ (califonia, các bang miền Bắc nước Mỹ), Châu Phi, Ấn Độ, Châu Á, Úc, NewZealand. Ở Việt Nam, Lục Bình xâm nhập vào nước ta từ năm 1905 và nhanh chĩng lan ra khắp các chỗ cĩ từ tù hãm hoặc nơi nước ngọt chảy chậm như ao, hồ, giếng, mương, ven sơng…(Nguyễn Đăng Khơi 1985. Được trích từ Dương Thúy Hoa, 2004) III.1.2 Nơi sống Lục Bình phát triển nhanh chĩng ở những chổ ngập nước như: hồ, suối, sơng, mương và các vùng nước tù đọng. Lục bình hấp thu dưỡng chất trực tiếp từ nước và thường được sử dụng làm cơng cụ xử lý nước thải. Chúng thích hợp và phát triển mạnh mẽ trong nguồn nước giàu dưỡng chất. Ở phía Tây Bắc và Thái Bình Dương, Lục Bình được trồng ở các ao tự nhiên hay nhân tạo nhưng nĩ khơng được xem là cây một năm chịu được giá rét, trừ những điều kiện đặc biệt. (www.ecy.wa.gov) III.1.3 Phân loại Theo Lecomete. Het F. Gagrepain, 1998 (Được trích từ Dương Thúy Hoa, 2004) Ở Đơng Dương Lục Bình cĩ 2 lồi: Eichhornia crasipes (Solms): Cĩ tiểu nhị, khơng cĩ phụ bộ, đính giữa 2 phần dưới ống tràng, lá gân, trịn, cuống phù. Loại này gặp ở Bắc, Trung và Nam. Hình III.1: Cây lục bình Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến SVTH: Huỳnh Thị Thuận Trang 24 MSSV: 105111079 Eichharnia Natana: 3 tiểu nhị nhưng 1 tiểu nhị cĩ phụ bộ, dính ở giữa hay phần dưới ống tràng, lá cĩ dạng như lá lúa, lồi này gặp ở Campuchia. Theo Phạm Hồng Hộ, 2000 (Được trích từ Dương Thúy Hoa, 2004) Lục Bình ở Việt Nam chỉ cĩ 1 lồi là Eichhornia crasipes. III.1.4 Cấu tạo a. Hình dáng: Lục Bình là cây thân thảo sống trơi nổi trên mặt nước hoặc bám trên đất bùn. Thân gồm một trục mang nhiều lơng ngắn và những đốt mang rễ và lá. (Nguyễn Đăng Khơi, 1985. Được trích từ Nguyễn Văn Tùng, 2004.) + Lá: Đơn, mọc thành chùm tạo thành hoa nhị, phiến trịn dài 4 – 8 cm, bìa nguyên, gân hình cung, mịn, đặc sắc, cuống là rất xốp thường phù to tạo thành phao nổi hình lọ thường ngắn và to ở cây non, kéo dài đến 30 cm ở cây già. + Hoa: Xanh nhạt hoặc xanh tím tạo thành chùm đứng, cao 10 – 20 cm, khơng đều, đài và tràng cùng màu đính ở gốc, cánh hoa hoa trên cĩ đốm vàng, 3 tâm bì nhưng chỉ cĩ 1 tâm bì thụ, 6 tiểu nhị dài và 3 tiểu nhị ngắn. + Trái: Là nang cĩ 3 buồng, bì mỏng, nhiều hột. + Rễ: Dạng sợi, bất định, khơng phân nhánh, mọc thành chùm dài và rậm ở dưới chiếm 20 – 50% trọng lượng tồn cây tùy thuộc vào mơi trường sống nhiều hay ít dinh dưỡng. (Nguyễn Đăng Khơi, 1985. Được trích từ Nguyễn Văn Tùng, 2004.) b. Cấu tạo: _ Lá: Cấu trúc của những lá Lục Bình khơng giống như những lá của cây đơn tử diệp sống trên đất. _ Thân: Trên thân cĩ những đốt cĩ mơ phân sinh tạo ra rễ, lá căn hành và cụm hoa. Lát cắt ngang qua thân cho thấy điểm phát sinh của cơ quan mới. Những tế bào của mơ phân sinh này nhỏ và xếp khít nhau, xung quanh vùng ngoại biên của mơ phân sinh là một vùng cĩ vơ số những khoảng trống giữa các tế bào. Mơ khuyết này rất cần cho sự hấp thu oxy và chuyển oxy đến hệ thống rễ. Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến SVTH: Huỳnh Thị Thuận Trang 25 MSSV: 105111079 _ Rễ: Phẫu thức cắt ngang của rễ cho thấy rễ cĩ 2 phần: ngồi là vùng vỏ, bên trong là trụ trung tâm. Cấu tạo vùng vỏ gồm 3 phần: _ Dưới biểu bì là lớp nhu mơ đạo cĩ chứa sắc tố, do lớp này mà rễ cĩ màu tím khi đưa ra ánh sáng. _ Xung quanh trụ là lớp nhu mơ đạo. _ Giữa 2 vùng này của vùng vỏ là lớp nhu mơ khuyết, lớp này giúp rễ hấp thu oxy. _Trụ đa cực được bao quanh bởi lớp nội bì ít chuyên hĩa và chu luân. Hoạt động của mơ phân sinh ở rễ rất yếu. (richard Couch, 1980. Được trích từ Nguyễn Thị Thu Thủy, 1988) Thành phần hĩa học của Lục Bình Bảng III.1: Thành phần hĩa học và gía trị dinh dƣỡng của Lục Bình Thành phần hĩa học (%) Nước 92.6 Protid 2.9 Glucid 0.9 Xơ 22.0 Tro 1.4 Calcium 40.8 Phosphor 0.8 Caroten 0.66 Vitamin C 20 (Nguồn: Võ Văn Chí, 1997. Được trích từ Dương Thúy Hoa, 2004) III.1.5 Đặc điểm sinh trƣởng Bèo lục Bình (water hyacinth, Eichhoma crassipes) cịn gọi là bèo tây, bèo Nhật Bản, bèo sen. Lá đơn, lá mọc thành hoa nhị, cuống xốp phồng lên thành phao nổi khi cịn non, trưởng thành cuống thon dài. Hoa lưỡng tính khơng đều, màu xanh tím nhạt, cánh hoa cĩ một đốm vàng. Cây thân cỏ sống lâu năm, nổi trên mặt nước hay bám dưới bùn, rễ dài và rậm. Kích thước cây thay đổi tùy theo mơi trường cĩ nhiều hay ít chất màu, sinh sản bằng con đường vơ tính. Từ các nách lá, đâm ra những thân bị dài và mỗi đỉnh thân bị Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến SVTH: Huỳnh Thị Thuận Trang 26 MSSV: 105111079 cho một cây mới, sớm tách khỏi cây mẹ để trở thành một cá t31hể độc lập. Ao, hồ, đầm nước lặng nhiều màu thì béo Lục Bình phát triển rất nhanh, cĩ thể cho 150 tấn chất khơ/héc ta/năm. III.1.6 Sinh sản Lục bình sinh sản bằng con đường vơ tính, từ các nách lá đâm ra những thân bị, cho ra những cây mới và sớm tách ra cây mẹ để trở thành cá thể độc lập. III.2 Tổng quan về hồ sinh học III.2.1. Hồ hiếu khí Hồ hiếu khí là loại hồ nơng, chiều cao từ 0,3 – 0,5 m. Quá trình phân hủy chất hữu cơ chủ yếu dựa vào hệ vi sinh vật hiếu khí. Loại hồ này gồm cĩ hồ làm thống tự nhiên và hồ làm thống nhân tạo. Hồ làm thống tự nhiên: oxi từ khơng khí dễ dàng khuếch tán vào lớp nước phía trên . Được ánh sang mặt trời chiếu rọi, hệ rong tảo sẽ quang hợp thải ra oxi. Để đảm bảo ánh sang cho nước, chiều sâu của hồ thường phải nhỏ, thường là 30 – 40 cm. Do vậy, diện tích mặt thống của hồ phải lớn. Tải của hồ (tính theo BOD) khoảng 250 – 300 kgCOD/ha.ngày. Thời gian lưu nước của hồ là từ 3 – 12 ngày. Hiệu quả làm sạch cĩ thể tới 80 – 95% BOD, màu của nước thải cĩ thể chuyển sang màu xanh của tảo Tùy vào thực tế, một số trường hợp cĩ thể bố trí hệ thống sục khí cho hồ bằng các thiết bị khuấy cơ học hoặc nén khí. Nhờ đĩ, mức độ hiếu khí trong hồ sẽ mạnh hơn. Nhờ vậy, chiều sâu của hồ cĩ thể tăng lên (2-4m). Tải BOD của hồ cũng tăng lên, cĩ thể đạt đến 400kgCOD/ha.ngày. Thời gian lưu nước của hồ cĩ thể là 1- 3 ngày. Trong thực tế, việc xây dựng hồ sinh học bố trí hệ thống sục khí hợp lý sẽ làm cho hiệu quả xử lý cao. III.2.2. Hồ kỵ khí Là loại ao sâu, ít hoặc khơng cĩ điều kiện hiếu khí. Các vi sinh vật kỵ khí hoạt động trong điều kiện khơng cĩ oxi của khơng khí. Chúng sử dụng oxi từ các hợp chất như nitrat, sulfat..để oxi hĩa chất hữu cơ thành các acid hữu cơ, rượu, khí CH4, H2S, CO2, …nước. Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến SVTH: Huỳnh Thị Thuận Trang 27 MSSV: 105111079 Ao hồ kỵ khí thường dung để lắng và phân hủy cặn lắng ở vùng đáy. Loại hồ này cĩ thể tiếp nhận các loại nước thải cĩ tải lượng ơ nhiễm lớn, tải BOD cao và khơng cần vai trị quang hợp của tảo. Nước thải lưu ở hồ kỵ khí thường sinh ra mùi hơi thối khĩ chịu. Vì vậy, thường khơng bố trí gần các khu dân cư và các xí nghiệp chế biến thực phẩm. Để duy trì điều kiện kỵ khí và giữ ấm nước trong hồ, chiều sâu hồ là khá lớn (từ 2 – 6 m). Diện tích mặt thống khơng cần lớn (thường bằng 10 – 20% diện tích mặt thống hồ thùy nghi). Thời gian lưu nước dài. Hiệu quả khử BOD trong hồ cĩ thể đạt 65 – 80% vào mùa hè và 45 – 65% vào mùa đơng. III.2.3. Hồ tùy nghi Loại hồ này rất phổ biến trong thực tế. Đĩ là loại hồ kết hợp 2 quá trình song song nhau: quá trình phân hủy hiếu khí các chất hữu cơ hịa tan cĩ trong nước và phân hủy kỵ khí cặn và bùn lắng ở vùng đáy Đặc điểm của ao hồ tùy nghi xét theo chiều sâu thì cĩ 3 vùng: lớp trên là vùng hiếu khí (vi sinh vật hiếu khí hoạt động), vùng giữa là vùng tùy nghi (vi sinh vật tùy nghi hoạt động), và vùng kỵ khí ở phía dưới (vi sinh vật kỵ khí hoạt động). Nguồn oxi cần thiết cho quá trình oxi hĩa chất hữu cơ nhiễm bẩn trong nước nhờ khuếch tán qua mặt nước do sĩng giĩ và nhờ tảo quang hợp dưới tác dụng của ánh sang mặt trời. Vùng hiếu khí ở phía trên mặt ao hồ cĩ độ sâu tới 1m, vùng kỵ khí xảy ra ở lớp đáy hồ. Ở đây, các chất hữu cơ bị phân hủy kỵ khí sinh ra các khí CH4, H2S, H2, N2, CO2 (trong đĩ chủ yếu là CH4). Quá trình này phụ thuộc vào nhiệt độ. Ở nhiệt độ cao, quá trình lên men khí methane xảy ra nhanh hơn. Phân hủy các chất hữu cơ bằng con đường kỵ khí thường sinh ra các sản phẩm khí cĩ mùi hơi khĩ chịu, gây nhiễm độc khơng khí… Trong hồ, thường hình thành 2 tầng phân nhiệt : Tầng phía trên nhiệt độ cao và tầng phía dưới nhiệt độ thấp. Tầng trên cĩ O2, tảo phát triển, tiêu thụ CO2, làm cho pH chuyển sang kiềm (cĩ khi lên đến 9,8). Tảo phát triển mạnh rồi chết và tự phân hủy làm cho nước thiếu oxi hịa tan, ảnh hưởng đến vi sinh Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến SVTH: Huỳnh Thị Thuận Trang 28 MSSV: 105111079 vật hiếu khí, cịn các vi sinh vật kỵ khí, tùy tiện hoạt động mạnh. Trong trường hợp này, cần khuấy đảo để tránh hiện tượng quá tải chất hữu cơ Khi xây dựng hồ, nên chọn chiều cao khoảng 1 – 1,5 m, tỷ lệ chiều dài với chiều rộng là 1:1 hoặc 2:1. Những nơi cĩ giĩ, diện tích hồ nên chọn rộng, cịn những nơi ít giĩ nên xây hồ cĩ nhiều ngăn. Đáy hồ cần phải nén chặt, cần thiết phải chống thấm bằng lớp đất sét dày 15cm. Bờ hồ cần gia cố tránh xĩi lở Nếu trong nước cĩ hàm hượng kim loại nặng quá cao, cần phải xử lý sơ bộ nước thải (hấp phụ, hấp thụ, trao đổi ion …) để làm giảm nồng độ của chúng. III.3 Ƣu – nhƣợc điểm sử dụng thực vật thủy sinh trong xử lý nƣớc thải III.3.1 Ƣu điểm  Hiệu quả xử lý chậm nhưng ổn định đới với các loại nước thải cĩ nồng độ COD, BOD thấp, khơng cĩ độc tố.  Chi phí xử lý khơng cao  Quá trình xử lý khơng địi hỏi cơng nghệ phức tạp.  Sinh khối tạo ra sau quá trình xử lý được sử dụng vào nhiều mục đích khác nhau: làm nguyên liệu cho thủ cơng mỹ nghệ, làm thực phẩm cho người và gia súc, làm phân bĩn.  Bộ rễ thân cây ngập nước là giá thể rất tốt đối với vi sinh vật, sự vận chuyển của cây đưa vi sinh vật đi theo.  Sử dụng thực vật xử lý nước trong nhiều trường hợp khơng cần cung cấp năng lượng, do vậy cĩ thể ứng dụng ở những vùng hạn chế năng lượng. III.3.2 Nhƣợc điểm Diện tích cần dùng để xử lý nước thải lớn, địi hỏi phải cĩ đủ ánh sáng. Trong trường hợp khơng cĩ thực vật, vi sinh vật khơng cĩ nơi bám vào. Chúng dễ dàng trơi theo dịng nước hoặc lắng xuống đáy. Rễ thực vật cĩ thể là nơi cho vi sinh vật cĩ hại sinh sống, chúng là tác nhân sinh học gây ơ nhiễm mơi trường mạnh. Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến SVTH: Huỳnh Thị Thuận Trang 29 MSSV: 105111079 CHƢƠNG 4 NỘI DUNG VÀ PHƢƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM IV.1 Nghiên cứu tài liệu  Điều tra thành phần, tính chất nước thải tinh bột khoai mì.  Nghiên cứu các tài liệu cĩ sẵn về cây khoai mì và cây lục bình ở Việt Nam.  Nghiên cứu thu hoạch các hình ảnh của thực vật.  Nghiên cứu cơng nghệ xử lý nước thải bằng thực vật. IV.2 Nghiên cứu mơ hình thực nghiệm IV.2.1 Mơ hình thí nghiệm IV.2.1.1 Chuẩn bị Lục Bình và vật liệu thí nghiệm Cây Lục Bình: Cây được lấy từ Hồ Đá thuộc Đại Học Quốc Gia Tp.HCM, Chọn những cây cĩ chiều cao trung bình tương đối giống nhau, lá xanh, khơng sâu bệnh. Vật liệu thí nghiệm: bạt che mưa, thùng xốp, ống nhựa 16mm… Theo đề tài thực hiện qua hai giai đoạn: Giai đoạn cây thích nghi: Cây Lục bình sau khi mang về tiến hành cho thích nghi với nước thải tinh bột ở các nồng độ tăng dần trong 16 ngày. Giai đoạn này giúp cây và VSV thích ứng tốt với nước thải tinh bột khoai mì, hạn chế cho cây bị sốc do thay đổi nồng độ. Giai đoạn thí nghiệm: Sau giai đoạn thích nghi thì xác định được ngưỡng gây độc với cây, tiến hành thử nghiệm ở các nồng độ khác nhau. Thời gian thí nghiệm 4 tuần. Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến SVTH: Huỳnh Thị Thuận Trang 30 MSSV: 105111079 IV.2.1.2 Xây dựng mơ hình Thùng xốp cĩ dung tích 60 lít, chiều cao 32cm, chiều dài 60, chiều rộng 45, phía dưới đáy mơ hình cĩ ống nhựa = 16mm, dùng lấy nước trong mơ hình ra. Hình IV.1. Mơ hình thí nghiệm IV.2.1.3 Thành phần nƣớc thải đầu vào Địa điểm lấy nước thải: nhà máy sản xuất bột mì Miwon – Tây Ninh. Thời gian lấy mẫu: lấy mẫu 2 lần vào tháng 11 – 12/2010. Bảng IV.1. Thành phần nƣớc thải đầu vào Chỉ tiêu Đơn vị Gía trị pH 4.2 COD mgO2/l 10122 BOD5 mgO2/l 5430 N tổng mg/l 341 P tổng mg/l 50 SS mg/l 2390 IV.2.2 Thí nghiệm: Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải tinh bột khoai mì của cây Lục Bình IV.2.2.1 Khảo sát 1: Khảo sát ngƣỡng nồng độ thích hợp cho Lục Bình Lục bình sau khi được mang về , cây được thích nghi với mơi trường nước thải tinh bột khoai mì ở nồng độ pha lỗng tăng dần trong 16 ngày, với mỗi nồng độ lưu nước trong 3 ngày. Các mức nồng độ nước thải khoai mì phục vụ cho thí nghiệm khảo sát ngưỡng chịu đựng của thực vật dao động ….., ngồi Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến SVTH: Huỳnh Thị Thuận Trang 31 MSSV: 105111079 ra giai đoạn này giúp cây thích ứng tốt với nước thải sản xuất khoai mì, hạn chế sốc cho cây do sự thay đổi nồng độ. Các chỉ tiêu COD, BOD5, N tổng, P tổng, SS của các mẫu nước pha lỗng được trình bày trong bảng sau: Bảng IV.2. Các chỉ tiêu hĩa sinh học của nƣớc thải tinh bột khoai mì pha lỗng Nồng độ pha lỗng Chỉ tiêu BOD5 (mgO2/l) COD (mgO2/l) SS (mg/l) N tổng (mg/l) P tổng (mg/l) 1% 54 101 23,9 3,41 0,50 2% 109 202 47,8 6,82 1,00 3% 163 304 71,7 10,23 1,50 5% 273 506 119,5 17,05 2,50 8% 434 810 191,2 27,28 4,00 10% 543 1012 239,0 34,10 5,00 15% 815 1518 358,5 51,15 7,50 20% 1086 2024 478,0 68,20 10,00 30% 1629 3036 717,0 102,30 15,00 40% 2172 4049 956,0 136,40 20,00 50% 2715 5061 1195 170,50 25,00 70% 3801 7085 1673 238,70 35,00 100% 5430 10122 2390 341,00 50,00 Quan sát và ghi nhận sự biểu hiện của cây trong mơi trường bị ơ nhiễm, số cây chết. Từ đĩ xác định được ngưỡng chịu đựng của thực vật. IV.2.2.2 Khảo sát 2: xác định nồng độ nƣớc thải cây xử lý tốt nhất Sau quá trình xác định được ngưỡng chịu đựng của cây, chọn ra 4 nồng độ thích hợp để tiến hành khảo sát ở nồng độ nào thì Lục Bình cho hiệu quả xử lý cao nhất. Tiến hành lưu nước trong 3 ngày. Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến SVTH: Huỳnh Thị Thuận Trang 32 MSSV: 105111079 Bảng 4.3. Sơ đồ bố trí thí nghiệm Nồng độ pha lỗng Chỉ tiêu BOD5 (mgO2/l) COD (mgO2/l) SS (mg/l) N(mg/l) P (mg/l) 3% 163 304 71,7 10,23 1,50 5% 273 506 119,5 17,05 2,50 8% 434 810 191,2 27,28 4,00 10% 543 1012 239,0 34,10 5,00 IV.2.2.3 Khảo sát 3: khảo sát thời gian lƣu nƣớc Từ kết qủa của quá trình khảo sát 2, chọn ra nồng độ xử lý tốt nhất và tiếp tục khảo sát thời gian lưu nước thích hợp. Thời gian lưu nước lần lượt là 3, 5, 7 ngày. So sánh kết quả với mơ hình đối chứng là nước thải khơng thả Lục Bình. IV.2.2.4 Các chỉ tiêu theo dõi Các chỉ tiêu theo dõi bao gồm chỉ tiêu bay hơi nước trong mơ hình, chỉ tiêu lý hĩa, sinh học của nước đầu vào và đầu ra ( COD, BOD5, N tổng, P tổng, SS). Các chỉ tiêu bay hơi nước trong mơ hình Cho 5 lít nước vào một xơ cĩ dung tích 10 lít. Mỗi ngày, trút tồn bộ nước trong xo ra , dùng ống đong đo lượng nước vừa trút ra, ghi chép lại chính xác từng ml. lập lại thí nghiệm tương tự trong 3 ngày và lấy kết quả trung bình. Từ đĩ suy ra lượng nước bay hơi. Bổ sung nước sạch trở lại mơ hình đúng bằng lượng nước vừa xác định được. Các chỉ tiêu hĩa lý, sinh học của các chỉ tiêu đầu vào và đầu ra Xác định các thơng số đầu vào và đầu ra của nước thải Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến SVTH: Huỳnh Thị Thuận Trang 33 MSSV: 105111079 Bảng IV.5 Các phƣơng pháp dùng để phân tích các chỉ tiêu mơi trƣờng Chỉ tiêu Phƣơng pháp COD Phương pháp đun kín BOD5 Winkler cải tiến N tổng Phân hủy và chưng cất Kieldal P tổng Phương pháp dựa vào phản ứng giữa ion PO4 3- với ammonium molipdat và SnCl2 SS Phương pháp khối lượng HCN Chưng cất và chuẩn độ Hiệu suất mơ hình được tính bằng cơng thức: H% = [(A – B)X100]/A Trong đĩ: A: giá trị thơng số trước xử lý. B: gía trị thơng số sau xử lý. IV.2.3 Phƣơng pháp xử lý kết quả thí nghiệm Mỗi thơng số liên quan được phân tích 3 lần để thu thập giá trị trung bình qua các lần đo. Kết quả của các thơng số tại các thời điểm đo được xử lý: Kiểm tra và loại bỏ các thơng số thơ đại. Tính giá trị trung bình của các thơng số đo sau khi đã loại bỏ sai số thơ. Tính độ lệch chuẩn của giá trị trung bình. Giá trị trung bình được chọn để tính tốn và thể hiện trên đồ thị, số liệu tính tốn cụ thể của giá trị trung bình và sai số của giá trị trung bình được trình bày trong phụ lục. Các số liệu được xử lý bằng phần mềm Excel và được báo cáo chi tiết trong phụ lục của đề tài. Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến SVTH: Huỳnh Thị Thuận Trang 34 MSSV: 105111079 CHƢƠNG V KẾT QUẢ - THẢO LUẬN V.1 Thí nghiệm Nghiên cứu khả năng xử lý nước thải tinh bột khoai mì của Lục Bình. V.1.1 Khảo sát 1: Khảo sát ngƣỡng nồng độ thích hợp của Lục Bình. Sau quá trình thí nghiệm khảo sát ngưỡng nồng độ thích hợp cho cây, biểu hiện phản ứng của Lục Bình với các nồng độ nước thải tinh bột khoai mì khác nhau được thể hiện qua bảng sau: Bảng V.1. Biểu hiện của Lục Bình trong quá trình khảo sát Nồng độ pha lỗng Biểu hiện của cây 1% Lục Bình phát triển bình thường, lá xanh tươi tốt. 2% Lục Bình phát triển bình thường, lá xanh tươi tốt. 3% Lục Bình phát triển bình thường, lá xanh tươi tốt. 5% Lục Bình phát triển bình thường, lá xanh tươi tốt. 8% Lục Bình phát triển bình thường, lá xanh tươi tốt. 10% Lục Bình phát triển bình thường, lá xanh tươi tốt. 15% Lục Bình phát triển chậm, lá khơng cịn tươi tốt. 20% Vài lá Lục Bình cĩ biểu hiện vàng. 30% Đa số Lục Bình trong bể vàng lá và khơ. Nhận xét Sau quá trình cho Lục Bình thích nghi với nước thải, từ nồng độ 1% đến 15% cây vẫn phát triển bình thường, lá xanh. Nhưng khi sang đến nồng độ 20% vài lá biểu hiện vàng, sang tới nồng độ 30% đa số lá cây trong bể đều vàng và khơ héo. Do đĩ, sau quá trình khảo sát nồng độ thích nghi của Lục Bình thì chọn 4 mức nồng độ là 3%, 5%, 8% và 10% để tiếp tục phục vụ cho khảo sát tiếp theo. Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến SVTH: Huỳnh Thị Thuận Trang 35 MSSV: 105111079 Hình V.1. Phản ứng của Lục Bình ở nồng độ 3% Hình V.2. Phản ứng Lục Bình ở nồng độ 10% Hình V.3. Phản ứng Lục Bình ở nồng độ 15% Hình V.4. Phản ứng Lục Bình ở nồng độ 20% Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến SVTH: Huỳnh Thị Thuận Trang 36 MSSV: 105111079 CÂN BẰNG NƯỚC TRONG MƠ HÌNH Lượng nước giữ lại trong mơ hình Lượng nước bay hơi qua bề mặt lá Lượng nước bay hơi qua bề mặt hồ V.1.2 Khảo sát 2: khảo sát nồng độ thích hợp mà Lục Bình cho kết quả xử lý tốt nhất. V.1.2.1 Chỉ tiêu về lƣợng nƣớc bay hơi của mơ hình Trong quá trình thí nghiệm, ngồi các chỉ tiêu cần tính tốn, thí nghiệm cũng tiến hành quan sát lượng bay hơi nước hằng ngày, nhằm bổ sung kịp thời vào phần nước thất thốt qua bề mặt lá và mặt phẳng bể. Số liệu tính tốn lượng nước cần bổ sung được thể hiện trong bảng sau: Bảng V.2. Lƣợng nƣớc sử dụng cho các thành phần trong mơ hình STT Thơng số Đơn vị Lƣợng nƣớc % 1 Lượng nước thải trong mơ hình ml 40000 100% 2 Lượng nước trung bình bốc hơi qua bề mặt hồ thí nghiệm ml 3135 8% 3 Lượng nước bốc hơi qua bề mặt lá ml 1095 3% 4 Rị rỉ ml 0 0 Biểu đồ V.1: Cân bằng nước trong mơ hình Nhận xét: Qua biểu đồ nhận thấy khi lưu nước trong mơ hình, lượng nước thất thốt là 11%, lượng nước cịn giữ lại trong mơ hình là 89%. Trong đĩ lượng nước bay hơi qua bề mặt lá là 3% (qua mơ hình đối chứng khơng cĩ Lục Bình xác định lượng nước bay hơi qua bề mặt lá). Lượng nước bay hơi qua bề mặt lá tương đối nhiều, giúp cho quá trình xử lý hiệu quả hơn. Ngồi ra, kết quả của quá trình thí nghiệm phụ thuộc rất nhiều vào điều kiện thời tiết, khí hậu, nhiệt độ, độ ẩm,…do vậy kết quả chỉ mang tính tương đối. Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến SVTH: Huỳnh Thị Thuận Trang 37 MSSV: 105111079 V.1.2.2 Các chỉ tiêu hĩa sinh học của nƣớc thải đầu ra a. Chỉ tiêu pH Qua quá trình thí nghiệm, pH của nước thải đầu vào thấp (pH:4.2) do trong quá trình ủ, các quá trình phân hủy kỵ khí xảy ra , chủ yếu là quá trình lên men axit của các tinh bột làm cho pH của nước giảm xuống. Tuy nhiên, pH này vẫn nằm trong giới hạn thích nghi của Lục Bình nên vẫn tiến hành thí nghiệm được pH nước thải đầu ra ở mơ hình đối chứng và thí nghiệm với bèo lục Bình đều giảm do Lục Bình và hệ vi sinh vật cộng sinh với Lục Bình thực hiện các chuyển hĩa sinh hĩa làm giảm pH (pH:6.78). pH của nước thải sau xử lý đều nằm trong quy chuẩn QCVN 24: 2009/BTNMT. b. Biến đổi BOD5 của các nghiệm thức BOD là lượng oxi cần thiết để vi sinh vật oxy hĩa các chất hữu cơ cĩ khả năng phân hủy sinh học trong điều kiện hiếu khí, là một trong những chỉ tiêu quan trọng dùng để đánh giá mức độ ơ nhiễm của nước thải. Sau quá trình thí nghiệm kết quả xử lý BOD5 được thống kê như sau: Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến SVTH: Huỳnh Thị Thuận Trang 38 MSSV: 105111079 Biến thiên BOD ở nồng độ 3% 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 0 3 5 7 Thời gian (ngày) B O D ( m g /l ) Đối chứng Nghiệm thức Biến thiên BOD ở nồng độ 5% 0 50 100 150 200 250 300 0 3 5 7 Thời gian (ngày) B O D ( m g /l ) Đối chứng Nghiệm thức Biểu đồ V.3. Biến thiên BOD ở nồng độ 5% Biểu đồ V.2. Biến thiên BOD ở nồng độ 3% Bảng V.3. Chỉ tiêu BOD5 của nƣớc thải sau xử lý Mơ hình cĩ thả bèo Lục Bình Nghiệm thức BOD5 đầu vào (mg/l) 3 ngày 5 ngày 7 ngày BOD5 H % BOD5 H % BOD5 H % 3% 163 72 56 58 64 37 77 5% 273 128 53 95 65 49 82 8% 434 195 55 142 67 75 83 10% 543 265 51 215 60 154 72 Mơ hình đối chứng Nghiệm thức BOD5 đầu vào (mg/l) 3 ngày 5 ngày 7 ngày BOD5 H % BOD5 H % BOD5 H % 3% 163 142 13 138 15 133 18 5% 273 246 10 238 13 227 17 8% 434 408 6 401 8 438 11 10% 543 523 4 518 5 506 7 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến SVTH: Huỳnh Thị Thuận Trang 39 MSSV: 105111079 Biến thiên BOD ở nồng độ 10% 0 100 200 300 400 500 600 0 3 5 7 Thời gian (ngày) B O D ( m g /l) Đối chứng Nghiệm thức Biến thiên BOD ở nồng độ 8% 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 0 3 5 7 Thời gian (ngày) B O D ( m g /l) Đối chứng Nghiệm thức Biểu đồ V.4. Biến thiên BOD ở nồng độ 8% Biểu đồ V.5. Biến thiên BOD ở nồng độ 10% Hình V.6. Biến thiên BOD ở nồng độ 5% Hình V.5. Biến thiên BOD ở nồng độ 3% Hình V.7. Biến thiên BOD ở nồng độ 8% Hình V.8. Biến thiên BOD ở nồng độ 10% Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến SVTH: Huỳnh Thị Thuận Trang 40 MSSV: 105111079 Nhận xét: Qua quá trình thí nghiệm, nhận thấy chất hữu cơ cĩ khả năng phân hủy sinh học ở các nồng độ giảm nhanh trong 3 ngày đầu, tốc độ phân hủy chất hữu cơ giảm trong những ngày sau. Hiệu quả xử lý chất hữu cơ tương đối cao. Trong đĩ hiệu quả xử lý ở nồng độ 5% và 8% trong 7 ngày là tốt nhất với hiệu suất lần lượt 82% và 83%. Vì vậy, cĩ thể nĩi rằng thời gian lưu nước càng lâu thì hiệu quả xử lý càng cao. Thời gian lưu 3 ngày đạt 53%, 55%, thời gian lưu 5 ngày hiệu quả lần lượt là 65%, 67%. Việc loại bỏ chất hữu cơ một phần là do hoạt động của vi sinh vật hấp thu dưỡng chất, Nhưng phần lớn là nhờ thủy sinh thực vật tạo giá bám cho các vi sinh vật thực hiện vai trị của mình. c. Biến đổi COD của các nghiệm thức COD (nhu cầu oxy hĩa học là lượng oxy cần thiết để oxy hĩa các chất hữu cơ trong thành phần nước thải bằng phương pháp hĩa học). COD là một trong những thơng số quan trọng để khảo sát, đánh giá hiện trạng ơ nhiễm và xác định hiệu quả của cơng trình xử lý nước thải. Qua quá trình thí nghiệm hàm lượng COD được thống kê như sau: Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến SVTH: Huỳnh Thị Thuận Trang 41 MSSV: 105111079 Biến thiên COD ở nồng độ 3% 0 50 100 150 200 250 300 350 0 3 5 7 Thời gian (ngày) C O D (m g/ l) Đối chứng Nghiệm thức Biến thiên COD ở nồng độ 5% 0 100 200 300 400 500 600 0 3 5 7 Thời gian (ngày) C O D (m g/ l) Đối chứng Nghiệm thức Biểu đồ V.6. Biến thiên COD ở nồng độ 3% Biểu đồ V.7. Biến thiên COD ở nồng độ 5% Biến thiên COD ở nồng độ 8% 0 100 200 300 400 500 600 70 800 900 0 3 5 7 Thời gian (ngày) C O D (m g/ l) Đối chứng Nghiệm thức Biến thiên COD ở nồng độ 10% 0 200 400 600 800 1000 1200 0 3 5 7 Thời gian (ngày) C O D (m g/ l) Đối chứng Nghiệm thức Biểu đồ V.8. Biến thiên COD ở nồng độ 8% Biểu đồ V.9. Biến thiên COD ở nồng độ 10% Bảng V.4. Chỉ tiêu COD của nƣớc thải sau xử lý Mơ hình cĩ thả bèo Lục Bình Nghiệm thức COD đầu vào (mg/l) 3 ngày 5 ngày 7 ngày COD H % COD H % COD H % 3% 304 87 71 42 86 25 92 5% 506 189 63 127 75 66 87 8% 810 358 56 169 79 148 82 10% 1012 538 47 315 69 256 75 Mơ hình đối chứng Nghiệm thức COD đầu vào (mg/l) 3 ngày 5 ngày 7 ngày COD H % COD H % COD H % 3% 304 282 7 279 8 270 11 5% 506 479 5 471 7 452 11 8% 810 783 3 765 6 755 7 10% 1012 985 3 974 4 953 6 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến SVTH: Huỳnh Thị Thuận Trang 42 MSSV: 105111079 Nhận xét: Hiệu quả xử lý COD của bèo Lục Bình tương đối cao, dao động từ 75- 92%. Hàm lượng COD giảm nhanh trong 3 ngày đầu với hiệu suất xử lý lần lượt là 47-71% và giảm dần trong những ngày sau: trong thời gian lưu 5 ngày thì hiệu suất 69-86%, 7 ngày là 75-92%. Chất hữu cơ giảm là do hệ vi sinh vật quanh rễ hấp thu, chuyển hĩa thành sinh khối và bay hơi qua bề mặt lá. Hiệu quả xử lý COD cao nhất là ở nồng độ 3%, ở nồng độ này Lục Bình dễ dàng thích nghi vối mơi trường nước thải và phát triển nhanh, lá xanh tươi tốt. Hiệu quả xử lý COD thấp nhất là ở nồng độ 10%, vì đây là nồng độ nước thải cao nhất, cây chậm phát triển, chứng tỏ rằng khả năng hấp thu chất dinh dưỡng của cây từ nước thải ở nồng độ này ít. d. Biến đổi N tổng của các nghiệm thức Nitơ là thành phần của protein và acid nucleic trong tế bào vi sinh vật, động vật và thực vật. Tuy nhiên nếu hàm lượng nitơ trong nước quá cao sẽ Hình V.9. Biến thiên COD ở nồng độ 3% Hình V.10. Biến thiên COD ở nồng độ 5% Hình V.11. Biến thiên COD ở nồng độ 8% Hình V.12. Biến thiên COD ở nồng độ 10% Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến SVTH: Huỳnh Thị Thuận Trang 43 MSSV: 105111079 Biểu đồ V.10. Biến thiên N ở nồng độ 3% Biểu đồ V.10. Biến thiên BOD ở nồng độ 3% Biểu đồ V.11. Biến thiên N ở nồng độ 5% gây độc ảnh hưởng đến động vật và con người. Ngồi ra hàm lượng nitơ quá cao khi thải ra mơi trường ngồi sẽ gây hiện tượng phú dưỡng hĩa, tảo nở hoa…Do vậy, cần phải loại bị hàm lượng N trong nước trước khi thải ra ngồi mơi trường. Hàm lượng N của nước thải sau khi xử lý đạt kết quả như sau: Bảng V.5 Chỉ tiêu N tổng của nƣớc thải sau khi xử lý. Mơ hình cĩ thả bèo Lục Bình Nghiệm thức N tổng đầu vào (mg/l) 3 ngày 5 ngày 7 ngày N H % N H % N H % 3% 10,23 1,73 83 0,91 91 0,53 95 5% 17,05 3,56 79 2,16 87 1,14 93 8% 27,28 8,72 68 2,53 91 0,81 97 10% 34,10 8,11 76 4,51 87 3,02 91 Mơ hình đối chứng Nghiệm thức N tổng đầu vào (mg/l) 3 ngày 5 ngày 7 ngày N H % N H % N H % 3% 10,23 8,85 14 8,54 17 8,31 20 5% 17,05 14,83 13 14,36 16 13,94 18 8% 27,28 24,51 10 24,11 11 23,39 15 10% 34,10 31,92 6 31,38 8 30,63 10 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến SVTH: Huỳnh Thị Thuận Trang 44 MSSV: 105111079 Biểu đồ V.12. Biến thiên N ở nồng độ 8% Hiệu suất N tổng ở nồng độ 5% 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 3 5 7 Thời gian (ngày) H iệ u s u ất N t ổ n g ( % ) Đối chứng Nghiệm thức Hiệu suất N tổng ở nồng độ 3% 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 0 3 5 7 Thời gian (ngày) H iệ u s u ất N t ổ n g ( % ) Đối chứng Nghiệm thức Hiệu suất N tổng ở nồng độ 8% 0 20 40 60 8 100 120 0 3 5 7 Thời gian (ngày) H iệ u s u ất N t ổ n g ( % ) Đối chứng Nghiệm thức Hiệu suất N tổng ở nồng độ 10% 0 10 20 30 40 50 60 70 80 9 10 0 3 5 7 Thời gian (ngày) H iệ u s u ất N t ổ n g ( % ) Đối chứng Nghiệm thức Hình V.15. Biến thiên N ở nồng độ 8% Hình V.16. Biến thiên N ở nồng độ 10% Biểu đồ V.13. Biến thiên N ở nồng độ 10% Hình V.13. Biến thiên N ở nồng độ 3% Hình V.14. Biến thiên N ở nồng độ 5% Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến SVTH: Huỳnh Thị Thuận Trang 45 MSSV: 105111079 Nhận xét: Hiệu quả xử lý N tổng từ mơ hình thí nghiệm khá cao (97%), nồng độ tốt nhất sau xử lý giảm xuống cịn 0,81 mg/l. Trong 3 ngày đầu, hàm lượng N tổng giảm nhanh khoảng 76-83%, ngày lưu nước thứ 5 thì N tổng vẫn tiếp tục giảm xuống cịn khoảng 87-91% so với hàm lượng đầu vào. Tuy nhiên sau 7 ngày lưu nước thì tốc độ xử lý N tổng cĩ giảm so với những ngày đầu xử lý. Hiệu quả xử lý N tổng cao nhất là ở nồng độ 8%, và thấp nhất là ở nồng độ 10%. Hiệu quả xử lý ở mơ hình cĩ thả Lục Bình tốt hơn rất nhiều so với mơ hình đối chứng khơng cĩ Lục Bình. Chứng tỏ Lục Bình đã hấp thụ Nitơ và chuyển hĩa thành sinh khối rất tốt. Hàm lượng N tổng giảm do ammonia chuyển hĩa thành các hợp chất Nitrat, hấp thu các chất dinh dưỡng trong nước thải, ngồi ra cịn do nhiệt độ mơi trường, phản ứng hĩa học chuyển thành các chất bay hoi (N2). e. Biến đổi Phospho ở các nghiệm thức Cũng giống như Nitơ, phospho là một nguyên tố quan trọng đối với sự phát triển của thực vật và vi sinh vật. Việc thải chất dinh dưỡng này với nồng độ cao vào mơi trường tự nhiên làm tăng sự phát triển của tảo và dẫn đến hiện tượng phú dưỡng hĩa trong các hồ và sơng suối. Sau thời gian thí nghiệm, hàm lượng của phospho được trình bày trong bảng sau: Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến SVTH: Huỳnh Thị Thuận Trang 46 MSSV: 105111079 Biểu đồ V.14. Biến thiên P ở nồng độ 3% Biến thiên P tổng ở nồng độ 5% 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 0 3 5 7 Thời gian (ngày) P tổ ng (m g/ l) Đối chứng Nghiệm thức Biến thiên P tổng ở nồng độ 3% 0 0.2 0.4 0.6 0.8 1 1.2 1.4 1.6 0 3 5 7 Thời gian (ngày) P tổ ng (m g/ l) Đối chứng Nghiệm thức Biểu đồ V.15. Biến thiên P ở nồng độ 5% Bảng V.6. Chỉ tiêu Phospho tổng của nƣớc thải sau khi xử lý. Mơ hình cĩ thả bèo Lục Bình Nghiệm thức P tổng đầu vào (mg/l) 3 ngày 5 ngày 7 ngày P H % P H % P H % 3% 1,50 0,31 79 0,13 92 0,08 95 5% 2,50 0,73 72 0,42 83 0,23 91 8% 4,00 1,21 70 0,75 81 0,53 87 10% 5,00 1,40 72 1,05 79 0,75 85 Mơ hình đối chứng Nghiệm thức P tổng đầu vào (mg/l) 3 ngày 5 ngày 7 ngày P H % P H % P H % 3% 1,50 1,38 8 1,32 11 1,30 13 5% 2,50 2,38 5 2,35 6 2,31 8 8% 4,00 3,87 3 3,80 5 3,76 6 10% 5,00 4,93 1 4,89 2 4,78 4 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến SVTH: Huỳnh Thị Thuận Trang 47 MSSV: 105111079 Biến thiên P tổng ở nồng độ 8% 0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 0 3 5 7 Thời gian (ngày) P tổ ng (m g/ l) Đối chứng Nghiệm thức Biến thiên P tổng ở nồng độ 8% 0 1 2 3 4 5 6 0 3 5 7 Thời gian (ngày) P tổ ng (m g/ l) Đối chứng Nghiệm thức Biểu đồ V.16. Biến thiên P ở nồng độ 8% Biểu đồ V.17. Biến thiên P ở nồng độ 10% Hình V.17. Biến thiên P ở nồng độ 3% Hình V.18. Biến thiên P ở nồng độ 5% Hình V.19. Biến thiên P ở nồng độ 8% Hình V.20. Biến thiên P ở nồng độ 10% Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến SVTH: Huỳnh Thị Thuận Trang 48 MSSV: 105111079 Nhận xét: Phospho trong nước thải được khử đi do các thủy sinh thực vật hấp thụ qua cơ thể thực vật hoặc kết tủa. Trong đĩ khử phospho bằng hiện tượng kết tủa và hấp thụ gĩp phần quan trọng nhất. Quá trình hấp thụ và kết tủa phụ thuộc vào các nhân tố như là pH, khả năng oxy hĩa khử, hàm lượng sắt, nhơm, canxi… Hiệu suất xử lý của quá trình này đạt hiệu quả khá cao trong ngày thứ 7 từ 85-95%. Hiệu quả xử lý phospho cao nhất ở nồng độ 3% đạt hiệu suất 95%, do nồng độ đầu vào của nồng độ này tương đối thấp 1,5 mg/l và thấp nhất ở nồng độ 10%. Phospho sẽ được loại bỏ khỏi hệ thống qua việc thu hoạch các thủy sinh thực vật, vén bùn lắng ở đáy, làm cho phospho được tách ra. Hàm lượng phospho trong mơ hình đối chứng giảm khơng đáng kể so với mơ hình cĩ thả Lục Bình. Do trong mơ hình thực vật hàm lượng phospho được cây hấp thụ ở dạng khác nhau như HPO4 2- và H2PO4 - . f. Biến đổi SS của các nghiệm thức Sau tiến trình vận hành mơ hình thí nghiệm, hàm lượng chất rắn lơ lửng trong nước giảm như sau: Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến SVTH: Huỳnh Thị Thuận Trang 49 MSSV: 105111079 Biến thiên SS ở nồng độ 3% 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 3 5 7 Thời gian (ngày) SS (m g/ l) Đối chứng Nghiệm thức Biến thiên SS ở nồng độ 5% 0 20 40 60 80 100 120 140 0 3 5 7 Thời gian (ngày) SS (m g/ l) Đối chứng Nghiệm thức Biểu đồ V.18. Biến thiên SS ở nồng độ 3% Biểu đồ V.19. Biến thiên SS ở nồng độ 5% Bảng V. 7Chỉ tiêu SS của nƣớc thải sau khi xử lý Mơ hình cĩ thả bèo Lục Bình Nghiệm thức SS đầu vào (mg/l) 3 ngày 5 ngày 7 ngày SS H % SS H % SS H % 3% 71,7 18,50 74 14,35 80 8,23 89 5% 119,5 50,27 58 38,15 68 25,13 79 8% 191,2 86,25 55 73,46 62 55,28 70 10% 239,0 136,11 43 124,25 48 108,30 55 Mơ hình đối chứng Nghiệm thức SS đầu vào (mg/l) 3 ngày 5 ngày 7 ngày SS H % SS H % SS H % 3% 71,7 65,22 9 62,51 11 61,80 14 5% 119,5 112,25 6 109,50 8 105,45 12 8% 191,2 184,20 4 182,81 5 178,51 7 10% 239,0 230,61 3 227,43 5 224,50 6 Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến SVTH: Huỳnh Thị Thuận Trang 50 MSSV: 105111079 Biến thiên SS ở nồng độ 8% 0 50 100 150 200 250 0 3 5 7 Thời gian (ngày) SS (m g/ l) Đối chứng Nghiệm thức Biến thiên SS ở nồng độ 10% 0 50 100 150 200 250 300 0 3 5 7 Thời gian (ngày) SS (m g/ l) Đối chứng Nghiệm thức Biểu đồ V.20. Biến thiên SS ở nồng độ 8% Biểu đồ V.21. Biến thiên SS ở nồng độ 10% Hình V.21. Biến thiên SS ở nồng độ 3% Hình V.22. Biến thiên SS ở nồng độ 5% Hình V.23. Biến thiên SS ở nồng độ 8% Hình V.24. Biến thiên SS ở nồng độ 10% Nhận xét: Hàm lượng chất rắn lơ lửng trong nước thải khá cao nhưng sau quá trình thí nghiệm thì hàm lượng SS được loại bỏ đáng kể với hiệu suất từ 55-89%. Ở nồng độ 3% thì SS được loại bỏ 89%, nhưng ở nồng độ 10% thì hiệu suất chỉ đạt trên dưới 55%, do chất rắn lơ lửng lắng xuống đáy trong quá trình xử lý Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến SVTH: Huỳnh Thị Thuận Trang 51 MSSV: 105111079 cùng với sự phân hủy của các vi sinh vật, thực vật đĩng vai trị khơng đáng kể trong quá trình loại bỏ chất rắn. g. Cyanua Trong quá trình thí nghiệm cĩ khảo sát chỉ tiêu Cyanua nhưng khơng thấy cĩ sự thay đổi đáng trong trong quá trình xử lý. V.2 Thảo luận chung Sau quá trình thí nghiệm cĩ thể nhận thấy rằng thời gian lưu nước càng lâu thì hiệu quả xử lý càng cao. Do vậy thời gian lưu nước 7 ngày là thời gian mà nước thải tinh bột khoai mì được xử lý tốt nhất. Theo cảm quan, nước thải đầu ra của mơ hình thực vật tương đối trong gần như khơng màu, trong khi mẫu của mơ hình đối chứng vẫn cịn màu trắng đục. Kết quả thí nghiệm chứng tỏ rằng hàm lượng chất hữu cơ trong nước đã giảm đi rất nhiều, phần lớn các chỉ tiêu đầu ra đều đạt quy chuẩn QCVN 24: 2009/BTNMT loại B, cĩ thể thải ra mơi trường ngồi và khơng cần qua cơng trình xử lý nào khác. Bảng V.8. Các chỉ tiêu nƣớc thải sau thời gian lƣu 7 ngày Chỉ tiêu Đơn vị Nồng độ pha lỗng QCVN 24: 2009/BTNMT 3% 5% 8% 10% Loại A Loại B COD mg/l 25 66 148 253 50 100 BOD5 mg/l 37 50 75 154 30 50 N mg/l 8,31 13,94 23,39 30,63 15 30 P mg/l 0,08 0,23 0,53 0,75 4 6 SS mg/l 8,23 25,13 55,28 108,30 50 100 Đa số các chỉ tiêu đầu ra của nước thải ở nồng độ 10% đều chưa đạt quy chuẩn QCVN 24: 2009/BTNMT loại B. Chỉ tiêu N, P, SS ở nồng độ 3%, 5%, 8% đều đạt quy chuẩn đầu ra QCVN 24: 2009/BTNMT loại B. Thí nghiệm được tiến hành trên các nghiệm thức 3%, 5%, 8%, 10%. Kết quả thí nghiệm cho thấy ở nồng độ 10% Lục Bình cĩ thích nghi và phát triển trong mơi trường dinh dưỡng này. Tuy nhiên, hiệu quả xử lý chưa cao và chưa đạt quy chuẩn đầu ra, cũng như thời gian lưu nước chưa đủ dài để Lục Bình cĩ thể hấp thu chất dinh dưỡng nhiều hơn. Thực vật ở nồng độ 30% Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến SVTH: Huỳnh Thị Thuận Trang 52 MSSV: 105111079 phát triển rất tốt, khả năng hấp thụ chất hữu cơ cao, các chỉ tiêu đầu ra đều đạt quy chuẩn QCVN 24: 2009/BTNMT loại B. Vì vậy, cĩ thể chọn mức tải lượng 5% để tính tốn tải lượng cho mơ hình xử lý sinh học quy mơ lớn. Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến SVTH: Huỳnh Thị Thuận Trang 53 MSSV: 105111079 CHƢƠNG VI KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ VI.1 Kết luận  Qua quá trình nghiên cứu sử dụng Lục Bình để xử lý nước thải TBKM ở nồng độ 3%-5% cho thấy kết quả khả quan về mặt mơi trường và kinh tế.  Lục Bình cĩ thể tồn tại và phát triển trong mơit rường nước thải 10%, tương ứng với ngưỡng BOD5= 543 mg/l, COD= 1012 mg/l, N= 34 mg/l, P= 5 mg/l, SS= 239 mg/l.  Lượng nước bay hơi trong mơ hình chiếm 11%, bao gồm bay hơi qua bề mặt lá và bề mặt hồ .  Trong quá trình khảo sát thời gian lưu nước 3, 5, 7 ngày của các nồng độ nước thải 3%, 5%, 8%, 10% dựa vào kết quả cĩ thể kết luận thời gian lưu nước càng lâu thì hiệu quả xử lý càng tốt.  Hiệu quả xử lý tốt nhất là ở nồng độ 5% trong thời gian lưu là 7 ngày với các chỉ tiêu đầu ra đều đạt quy chuẩn loại B QCVN 24: 2009/BTNMT. Hiệu suất xử lý BOD5 đạt 82%, nồng độ giảm 224 mg/l. Hiệu suất xử lý COD đặt 87%, nồng độ giảm 440 mg/l. Hiệu suất xử lý N đạt 93%, nồng độ giảm 15,91 mg/l. Hiệu suất xử lý P đạt 91%, nồng độ giảm 2,27 mg/l. Hiệu suất xử lý SS đạt 79%, nồng độ giảm 94,07 mg/l.  Ứng dụng mơ hình vào thực tế để xử lý nguồn nước thải của các nhà máy chế biến TBKM vừa và nhỏ.  Nguồn nước thải sau quá trình xử lý cĩ thể dùng để trồng cây, tưới tiêu,… VI.2 Kiến nghị  Thử nghiệm mơ hình với diện tích lớn hơn.  Tiếp tục nghiên cứu trên nhiều loại nước thải và tái sử dụng lại nguồn nước thải.  Phát triển các biện pháp tận dụng tốt sinh khối bèo Lục Bình. Đồ án tốt nghiệp GVHD: Th.S Vũ Hải Yến SVTH: Huỳnh Thị Thuận Trang 54 MSSV: 105111079  Kết hợp với các loại thực vật thủy sinh khác như: bèo dâu, béo tấm, cây cù nèo,… PHỤ LỤC Bảng 1 – TCVN 5945:2005các thơng số và nồng độ các chất ơ nhiễm trong nước thải cơng nghiệp. TT Thơng số Đơn vị Giá trị giới hạn A B C 1 Nhiệt độ oC 40 40 45 2 pH - 6 đến 9 5,5 đến 9 5 đến 9 3 Mùi - Khơng khĩ chịu Khơng khĩ chịu - 4 Mầu sắc, Co-Pt ở pH=7 20 50 - 5 BOD5 (20 o C) mg/l 30 50 100 6 COD mg/l 50 80 400 7 Chất rắn lơ lửng mg/l 50 100 200 8 Asen mg/l 0,05 0,1 0,5 9 Thủy ngân mg/l 0,005 0,01 0,01 10 Chì mg/l 0,1 0,5 1 11 Cadimi mg/l 0,005 0,01 0,5 12 Crom (IV) mg/l 0,05 0,1 0,5 13 Crom (III) mg/l 0,2 1 2 14 Đồng mg/l 2 2 5 15 Kẽm mg/l 3 3 5 16 Niken mg/l 0,2 0,5 2 17 Mangan mg/l 0,5 1 5 18 Sắt mg/l 1 5 10 19 Thiếc mg/l 0,2 1 5 20 Xianua mg/l 0,07 0,1 0,2 21 Phenol mg/l 0,1 0,5 1 22 Dầu mở khống mg/l 5 5 10 23 Dầu động thực vật mg/l 10 20 30 24 Clo dư mg/l 1 2 - 25 PCBs mg/l 0,003 0,01 0,05 26 Hĩa chất bảo vệ thực vật: Lân hữu cơ mg/l 0,3 1 27 Hĩa chất bảo vệ thực vật: Clo hữu cơ mg/l 0,1 0,1 28 Sunfua mg/l 0,2 0,5 1 29 Florua mg/l 5 10 15 30 Clorua mg/l 500 600 1000 31 Amoni (tính theo mg/l 5 10 15 Nitơ) 32 Tổng nitơ mg/l 15 30 60 33 Tổng phơtpho mg/l 4 6 8 34 Coliform MPN /100 ml 3000 5000 - 35 Xét nghiệm sinh học (Bioassay) 90% cá sống sĩt sau 96 giờ trong 100% nước thải - 36 Tổng hoạt độ phĩng xạ α Bq/l 0,1 0,1 - 37 Tổng hoạt độ phĩng xạ β Bq/l 1,0 1,0 - Bảng 2: QCVN 24:2009/BTNMT các thơng số ơ nhiễm trong nước thải cơng nghiệp TT Thơng số Đơn vị Giá trị C A B 1 Nhiệt độ 0C 40 40 2 pH - 6-9 5,5-9 3 Mùi - Khơng khĩ chịu Khơng khĩ chịu 4 Độ mầu (Co-Pt ở pH = 7) - 20 70 5 BOD5 (20 0C) mg/l 30 50 6 COD mg/l 50 100 7 Chất rắn lơ lửng mg/l 50 100 8 Asen mg/l 0,05 0,1 9 Thuỷ ngân mg/l 0,005 0,01 10 Chì mg/l 0,1 0,5 11 Cadimi mg/l 0,005 0,01 12 Crom (VI) mg/l 0,05 0,1 13 Crom (III) mg/l 0,2 1 14 Đồng mg/l 2 2 15 Kẽm mg/l 3 3 16 Niken mg/l 0,2 0,5 17 Mangan mg/l 0,5 1 18 Sắt mg/l 1 5 19 Thiếc mg/l 0,2 1 20 Xianua mg/l 0,07 0,1 21 Phenol mg/l 0,1 0,5 22 Dầu mỡ khống mg/l 5 5 23 Dầu động thực vật mg/l 10 20 24 Clo dư mg/l 1 2 25 PCB mg/l 0,003 0,01 26 Hố chất bảo vệ thực vật lân hữu cơ mg/l 0,3 1 27 Hố chất bảo vệ thực vật Clo hữu cơ mg/l 0,1 0,1 28 Sunfua mg/l 0,2 0,5 29 Florua mg/l 5 10 30 Clorua mg/l 500 600 31 Amoni (tính theo Nitơ) mg/l 5 10 32 Tổng Nitơ mg/l 15 30 33 Tổng Phơtpho mg/l 4 6 34 Coliform MPN/100 ml 3000 5000 35 Tổng hoạt độ phĩng xạ α Bq/l 0,1 0,1 36 Tổng hoạt độ phĩng xạ β Bq/l 1,0 1,0 Hình 1: Hình ảnh thích nghi của lục bình Hình 3: Khả năng xử lý của cây lục bình ở ngày thứ 5 Hình 2: Khả năng xử lý của cây lục bình ở ngày thứ 3 Hình 4: Khả năng xử lý của cây lục bình ở ngày thứ 7 PHỤ LỤC 2 MỘT SỐ HÌNH ẢNH THÍ NGHIỆM TÀI L IỆU THAM KHẢO 1. Bộ khoa học Cơng nghệ và mơi trường (2005). Tiêu chuẩn Việt Nam về chất lượng nước thải 5945 – 2005. 2. Bộ xây dựng. TCVN 5999 – 1995 3. Hồng Hà. Ơ nhiễm mơi trường do sản xuất bột sắn ở Thừa Thiên- Huế. Web site Vietbao.vn. ơ nghiễm mơi trường do sản xuất bột sắn ở Thừa Thiên-Huế.htm. 4. Handley, Linda L, Paul C. Ekern. JAWRA journal of the American Water Resources Association Page 669 – 677. Interscience web. RETRY=0#fn1. 5. Nguyễn Thị Thanh Phượng. (2004). Luận văn thạc sỹ. Nghiên cứu cơng nghệ phù hợp xử lý nước thải tinh bột mì cho làng nghề. Viện Mơi trường và Tài nguyên. 6. Anh Tùng. Đã cĩ cơng nghệ xử lý nước thải tinh bột mì cho làng nghề. Web site UBND tỉnh Bình Định. =11.