Nghiên cứu tận dụng vỏ trai cánh mỏng (Cristaria bialata) hấp thụ photpho (PO4 3) ô nhiễm trong nước thải bằng phương pháp cột đứng (Khóa luận tốt nghiệp)

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN
TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

NGUYỄN HẢI PHƯƠNG
Tên đề tài:
NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VỎ TRAI CÁNH MỎNG (CRISTARIA
BIALATA) XỬ LÝ PHOTPHAT (PO43-) TRONG NƯỚC THẢI Ô
NHIỄM BẰNG PHƯƠNG PHÁP CỘT LỌC ĐỨNG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hệ đào tạo

: Chính quy

Chuyên ngành/ngành

: Khoa học môi trường

Khoa

: Môi trường

Khóa học

: 2013 - 2017

Thái Nguyên - 2017


ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN

TRƯỜNG ĐẠI HỌC NÔNG LÂM

NGUYỄN HẢI PHƯƠNG
Tên đề tài:
NGHIÊN CỨU SỬ DỤNG VỎ TRAI CÁNH MỎNG (CRISTARIA
BIALATA) XỬ LÝ PHOTPHAT (PO43-) TRONG NƯỚC THẢI Ô
NHIỄM BẰNG PHƯƠNG PHÁP CỘT LỌC ĐỨNG

KHÓA LUẬN TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC

Hệ đào tạo
Chuyên ngành/ngành
Lớp
Khoa
Khóa học
Giảng viên hướng dẫn

: Chính quy
: Khoa học môi trường
: 45 - KHMT - N01
: Môi trường
: 2013 - 2017
: TS. Trần Thị Phả

Thái Nguyên - 2017


i
LỜI CẢM ƠN
Để hoàn thành được bài báo cáo thực tập tốt nghiệp, em xin gửi lời cảm

ơn chân thành nhất đến tất cả quý thầy cô, những người đã cho em những kiến
thức cơ bản, những bài học, những kinh nghiệm quý báu để em có thể hình
dung được một cách khái quát những gì cần làm khi bước vào kì thực tập này
cũng như áp dụng những kiến thức trong quá trình thực tập và viết chuyên đề.
Đặc biệt em xin cảm ơn cô giáo TS.Trần Thị Phả, người đã tận tình hướng
dẫn em trong suốt thời gian thực tập. Sự chỉ bảo tận tình và chu đáo của thầy
giúp em hoàn thành bài báo cáo tốt hơn, giúp em nhận ra sai xót cũng như tìm
hướng đi đúng khi em gặp khó khăn bối rối.
Kế tiếp, em cũng xin cảm ơn đến Khoa Khoa học môi trường đã cho em
cơ hội thực tập tại Khoa và xin cảm ơn tất cả các thầy cô đã tạo điều kiện giúp
đỡ em trong suốt quá trình thực tập và cho em những lời khuyên để em có thể
hoàn thành bài báo cáo thực tập một cách tốt hơn.
Do thời gian thực tập có hạn và kiến thức của còn nhiều hạn chế nên bài báo
cáo thực tập tốt nghiệp này khó tránh khỏi sai xót nhất định. Em mong thầy cô
thông cảm và cho em những ý kiến để em có thể rút được nhiều kinh nghiệm hơn
cho bản than để sau khi ra trường em có thể làm việc được tốt hơn.
Em xin chân thành cảm ơn !
Thái Nguyên, tháng 5 năm 2017
Sinh viên thực hiện

Nguyễn Hải Phương


ii

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 4.1: Bảng kết quả thí ngiệm 1 ................................................................ 26
Bảng 4.2: Bảng kết quả thí nghiệm 2 .............................................................. 27

iii

MỤC LỤC
LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................ i
DANH MỤC CÁC BẢNG ....................................................................................... ii
MỤC LỤC ................................................................................................................ iii
PHẦN 1: MỞ ĐẦU....................................................................................................1

1.1. Đặt vấn đề ............................................................................................... 1
1.2. Mục đích và yêu cầu của đề tài ............................................................... 2
1.2.1. Mục đích của đề tài ........................................................................... 2
1.2.2.Yêu cầu của đề tài .............................................................................. 2
1.3. Ý nghĩa của đề tài.................................................................................... 3
1.3.1 Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học ................................. 3
1.3.2 Ý nghĩa trong thực tiễn ...................................................................... 3
PHẦN 2: TỔNG QUAN TÀI LIỆU.........................................................................4

2.1. Cơ sở khoa học của đề tài ....................................................................... 4
2.1.1. Cơ sở lý luận ..................................................................................... 4
2.1.2 Cơ sở pháp lý ................................................................................... 11
2.2 Tình hình nghiên cứu trên thế giới và Việt Nam ................................... 12
2.2.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới .................................................. 12
2.2.2 Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam ................................................. 13
2.3. Ô nhiễm photphat và một số phương pháp xử lý photphat hiện nay .... 14
2.3.1. Ô nhiễm photphat............................................................................ 14
2.3.2 Một số phương pháp xử lý photphat đang được sử dụng hiện nay . 15
PHẦN 3: PHẦN 3 ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN
CỨU ..........................................................................................................................16

3.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu ........................................................ 16
3.1.1. Đối tượng nghiên cứu: .................................................................... 16
3.1.2. Phạm vi nghiên cứu ........................................................................ 16


iv
3.2. Địa điểm và thời gian tiến hành ............................................................ 16
3.3. Nội dung nghiên cứu ............................................................................. 16
3.4. Phương pháp nghiên cứu ...................................................................... 17
3.4.3. Phương pháp thực nghiệm .............................................................. 20
3.4.4. Phương pháp phân tích trong phòng thí nghiệm ............................ 20
3.4.5. Phương pháp xử lí số liệu ............................................................... 21
PHẦN 4: KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ THẢO LUẬN.....................................22

4.1. Nghiên cứu đặc điểm của vỏ trai cánh mỏng và cách xây dựng đường
chuẩn PO43-................................................................................................... 22
4.1.1. Đặc điểm của loài trai cánh mỏng .................................................. 23
4.1.2. Tập tính, phân bố ............................................................................ 23
4.1.3. Khả năng hấp phụ của vỏ trai cánh mỏng ...................................... 24
4.1.4 : Xây dựng đường chuẩn PO43- ........................................................ 24
4.2. Nghiên cứu các chế độ của hệ xử lý cột liên tục .................................. 25
4.1.1. Ảnh hưởng của chiều cao cột đầu vào ............................................ 25
5.1. Kết luận ................................................................................................. 29
5.2. Kiến nghị ............................................................................................... 30
TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................ 31


1

PHẦN 1

MỞ ĐẦU
1.1. Đặt vấn đề
Như chúng ta đã biết cũng như đất, không khí và ánh sáng, nước cũng
đóng một vai trò quan trọng tác động đến sự tồn tại và phát triển của các loài
sinh vật và đời sống con người trên trái đất. Cùng với quá trình phát triển về
kinh tế, xã hội,các cơ sở hạ tầng, giao thông, khoa học – công nghê vượt bậc
của loài người đang ngày một vượt bậc, các nguồn tài nguyên này đang dần bị
suy giảm về tính chất. Có thể nói nguồn tài nguyên nước đóng vai trò đặc
biệt quan trọng như : phục vụ cho mục đích sinh hoạt của con người, trong
sản xuất nông nghiệp, nhu cầu thiết yếu đối với cây trồng và các loài động
vật, vi sinh vật....thế nhưng do xã hội ngày càng phát triển để tạo ra của cải
vật chất đáp ứng nhu cầu sử dụng của con người đã dẫn đến môi trường nước
ngày càng ô nhiễm. Nguyên nhân là do cái loại chất thải của các khu công
nghiệp, hoạt động sinh hoạt, các trang trại chăn nuôi, các loại phân bón và hóa
chất bảo vệ thực vật... đã không được xử lý hoặc xử lý không triệt để dẫn đến
nguồn nước ngầm và nguồn nước mặt trên các ao hồ , sông, suối ... bị ô nhiễm
nghiêm trọng ảnh hưởng đến môi trường sống của con người và sinh vật.
Một trong những vấn đề ô nhiễm nguồn nước có thể kể đến như ô
nhiễm kim loại nặng: Pb, Cd, As, Cr,.. ô nhiêm nước do vi sinh vật và ô
nhiễm nước mặt .Ngoài những vấn đề ô nhiễm nước trên có thể kể đến một
dạng ô nhiễm nước điển hình đó là ô nhiễm do PO43- nguyên nhân gây nên
dạng ô nhiễm này là do các hợp chất photphat được tìm thấy trong nước thải
hay được thải ra trực tiếp vào nguồn nước mặt phát sinh từ : thất thoát từ phân
bón có trong đất, chất thải từ người và động vật, các hóa chất tẩy rửa ... Để
xử lý cho vấn đề ô nhiễm nguồn nước đã có rất nhiều các nghiên cứu khoa
học, các công nghệ áp dụng trong xử lý nước thải đã được ứng dụng và xử lý
rất triệt để.


2

Các vật liệu hấp phụ nguồn gốc tự nhiên đã được nghiên cứu và ứng
dụng như: vỏ trấu, bã mía, xơ dừa, vỏ sò, xỉ than,… Trai cánh mỏng
(Cristaria bialata) là một loài sinh vật phổ biến sinh sống ở các sông, hồ,
đầm, ao trong vùng đồng bằng và trung du Bắc Bộ nước ta. Vỏ trai cánh
mỏng có cấu tạo chính từ thành phần canxi cacbonat, với đặc điểm có hình
elip dài, chiều dài có thể tới 23 - 25 cm, có khả năng giữ lại một số chất trên
bề mặt nên đây có thể là một vật liệu có khả năng hấp phụ tốt.
Từ những vấn đề nêu trên, việc lựa chọn đề tài luận văn với tiêu đề:
“Nghiên cứu tận dụng vỏ trai cánh mỏng (Cristaria bialata) hấp thụ
photpho (PO43-) ô nhiễm trong nước thải bằng phươg pháp cột đứng”
mang tích cấp thiết.
1.2. Mục đích và yêu cầu của đề tài
1.2.1. Mục đích của đề tài
- Mô hình hệ hấp phụ photpho (PO43-) trong nước ô nhiễm quy mô phòng
thí nghiệm.
- Xác định được ảnh hưởng của nồng độ photpho (PO43-) trong nước ô
nhiễm đến quá trình xử lý.
- Xác định được ảnh hưởng của chiều cao lớp vật liệu hấp phụ (vỏ trai
cánh mỏng) đến hiệu quả xử lý photpho (PO43-) trong nước ô nhiễm.
1.2.2.Yêu cầu của đề tài
- Nghiên cứu xử lý bị ô nhiễm Photpho (PO43-) thông qua sử dụng vỏ trai
cánh mỏng, trong đó nguyên liệu lựa chọn đáp ứng các tiêu chí: sẵn có, thuận
lợi và giá rẻ.
- Đánh giá hiệu quả xử lý PO43- bằng vỏ trai cánh mỏng.
- Thí nghiệm được bố trí và thực hiện trong phòng phí nghiệm, theo dõi,
ghi chép cụ thể.
- Bố trí thí nghiệm phải theo đúng trình tự.
- Số liệu phải chính xác, khách quan.

3
1.3. Ý nghĩa của đề tài
1.3.1 Ý nghĩa trong học tập và nghiên cứu khoa học
- Nâng cao kiến thức, kỹ năng và rút ra kinh nghiệm thực tế phục vụ
công tác nghiên cứu sau này;
- Vận dụng và phát huy các kiến thức đó vào thực tế;
- Bổ sung tư liệu cho học tập;
1.3.2 Ý nghĩa trong thực tiễn
- Kết quả nghiên cứu là tài liệu tham khảo cho các đơn vị có hoạt động
sản xuất và các đơn vị tư vấn về môi trường nước.
- Nghiên cứu áp dụng mô hình vào xử lý nước thải sinh hoạt quy mô hộ
gia đình.
- Đưa ra được một số giải pháp xử lý nhằm nâng cao hiệu quả quản lý
Nhà nước về môi trường góp phần nâng cao hiệu quả quản lý Nhà nước về
Môi trường tại địa phương.
- Góp phần cải tạo môi trường nước, sử dụng vỏ trai cánh mỏng thải ra
môi trường một cách triệt để, cải thiện tính chất hóa lý của nước, xử lý PO43trong nước thải.


4

PHẦN 2
TỔNG QUAN TÀI LIỆU
2.1. Cơ sở khoa học của đề tài
2.1.1. Cơ sở lý luận
2.1.1.1. Một số khái niệm
 Khái niệm về môi trường
Theo khoản 1 điều 3 Luật Bảo vệ Môi trường Việt Nam năm 2014, môi
trường được định nghĩa như sau: “Môi trường là hệ thống các yếu tố vật chất
tự nhiên và nhân tạo có tác động đối với sự tồn tại và phát triển của con người

và sinh vật”
 Khái niệm về ô nhiễm môi trường:
“Ô nhiễm môi trường là việc chuyển các chất thải hoặc nguyên liệu vào
môi trường đến mức có khả năng gây hại cho sức khỏe con người và sự phát
triển của sinh vật hoặc làm giảm chất lượng môi trường sống”
Khái niệm nước thải
Nước thải là “ một dạng lỏng hòa tan hay trộng lẫn giữa nước (nước
dùng, mước mưa, nước mặt, nước ngầm…) và chất thải từ sinh hoạt, sản xuất
công nghiệp, nông nghiệp, thương mại, du lịch, vui chơi giải trí, giao thông
vận tải…”
- Khái niệm hấp phụ
Hấp phụ, trong hóa học là quá trình xảy ra khi một chất khí hay chất
lỏng bị hút trên bề mặt một chất rắn xốp hoặc là sự gia tăng nồng độ của chất
này trên bề mặt chất khác.
 Khái niệm về nguồn nước
- Nước mặt:
Thủy quyển là một thành phần cơ bản của môi trường tự nhiên, bao gồm
toàn bộ nước của các đại dương, sông, suối, ao, hồ, đầm, kênh rạch, nước


5
ngầm, băng tuyết và hơi ẩm trong không khí. Khoảng 97% lượng nước
trên thế giới là nước mặn. Nước ngọt chiếm tỉ lệ rất nhỏ khoảng 3%. Nguồn
nước tự nhiên dồi dào đảm bảo cho trái đất luôn được cân bằng về khí hậu.
Nước là dung môi lý tưởng để hòa tan, phân bố các hợp chất vô cơ và hữu cơ,
tạo điều kiện thuận lợi cho sự phát triển của thủy sinh và các động-thực vật
trên cạn. Nước cũng là môi trường thuận lợi cho giao thông đường thủy, thể
thao và giải trí. Nước mặt bao gồm các nguồn nước ở sông, suối, ao,
hồ, đầm, kênh rạch…Đặc điểm chung của các nguồn nước này phụ thuộc rất
mạnh vào điều kiện khí hậu, địa hình từng khu vực. Nguồn nước mặt có tầm

quan trọng hàng đầu trong việc cung cấp nước cho các mục đích khác của
con người, đồng thời là nơi tiếp nhận một khối lượng khổng lồ các nguồn
chất thải do sinh hoạt và các hoạt động sản xuất của con người thải ra.
- Nước ngầm
Nước ngầm được dự trữ trong phần xốp của bề mặt trái đất hoặc trong
các khe nứt từ đá. Nước này có khả năng di chuyển thành mạch ngầm. Mức
nước ngầm phụ thuộc vào địa hình và lượng mưa của từng khu vực. Nước
ngầm cũng là một nguồn nước quan trọng được dùng để cung cấp cho các nhu
cầu sinh hoạt của con người cũng như phục vụ sản xuất công nghiệp.
 Khái niệm về ô nhiễm nước:
“Ô nhiễm nước là sự có mặt của một số chất ngoại lai trong môi trường
nước tự nhiên dù chất đó có hại hay không. Khi vượt một ngưỡng nào đó trở
nên độc hại cho con người và sinh vật”. (bài giảng công nghệ môi trường thầy
thành)
 Nguồn gốc ô nhiễm
- Nguồn gốc tự nhiên: do mưa, tuyết tan, gió bão, lũ lụt đưa vào môi
trường nước các chất thải bẩn, các sinh vật vi sinh vật gây hại kể cả xác chết
của chúng.


6
- Nguồn gốc nhân tạo: Quá trình thải các chất độc hại chủ yếu dưới dạng
lỏng như các chất thải sinh hoạt, công nghiệp, nông nghiệp, giao thông vào
môi trường nước.
Theo bản chất các tác nhân gây ô nhiễm người ta có thể phân ra các loại
ô nhiễm nước: ô nhiễm vô cơ, hữu cơ, ô nhiễm hóa chất, ô nhiễm sinh học, ô
nhiễm bởi các tác nhân vật lý.
2.1.1.2 Các tác nhân ngây ô nhiêm nguồn nước
- Các ion vô cơ hòa tan
Nhiều ion vô cơ có nồng độ rất cao trong nước tự nhiên, đặc biệt là

trong nước biển. Trong nước thải đô thị luôn chứa một lượng lớn các ion
Cl, SO42-, PO43-, Na+, K+. Trong nước thải công nghiệp, ngoài các ion kể
trên còn có thể có các chất vô cơ có độc tính rất cao như các hợp chất của
Hg, Pb, Cd, As, Sb, Cr, F...
 Các hợp chất chứa nitơ trong nước tự nhiên là chất dinh dưỡng cho
thực vật. Nó thúc đẩy sự phát triển của vi sinh vật như vi khuẩn, nấm nước,
tảo, thực vật nổi. Khi nhiều chất dinh dưỡng chúng sẽ phát triển dày đặc , khi
chết đi chúng làm BOD cao, gây thiếu oxi trong nguồn nước, tạo mùi vị cho
nước và hạn chế sử dụng nguồn nước cho mục đích khác. Nitơ ở trong nước
tồn tại ở nhiều dạng khác nhau như nitrit, nitrat, amoni và các dạng hữu cơ.
Nitơ có vai trò quan trọng trong hệ sinh thái nước, cần thiết cho đời sống sinh
vật vì là một phần của protein. Tất cả các quá trình sống đều được các enzim
điều chỉnh mà các enzim lại là những protein chứa nitơ. Do đó, nitơ ở một
lượng thích hợp là cần thiết. Người ta đề cập đến ba dạng tồn tại chủ
yếu của nitơ đó là: nitrit, nitrat, amoni. Nitrit (NO2-),nitrat (NO3-), amoni
(NH4+) là sản phẩm của quá trình trao đổi chất. Trong chu trình nitơ, các chất
này có thể chuyển hóa qua lại lẫn nhau.Khi phân tích hàm lượng nitơ trong
nước: Nếu nước chứa hầu hết các hợp chất hữu cơ chứa nitơ ở dạng amoni và
các amoni hydroxyt (NH4OH) thì chứng tỏ nước mới bị ô nhiễm. Amoniac


7
trong nước sẽ ảnh hưởng độc hại đối với cá và vi sinh vật. Nếu nước chứa
chủ yếu hợp chất nitơ ở dạng nitrit là nước đã bị ô nhiễm trong một thời gian
dài. Nếu nước chứa chủ yếu hợp chất nitơ ở dạng nitrat chứng tỏ quá trình oxi
hóa đã kết thúc. Nitrit là một sản phẩm trung gian trong cả hai quá trình: oxi
hóa NH3 thành nitrat và quá trình khử nitrat. Nitrat là thành phần tự nhiên của
nước, là sản phẩm cuối cùng của sự phân hủy các hợp chất chứa nitơ trong
nước. Tuy nhiên, các nitrat chỉ bền ở điều kiện hiếu khí. Trong điều kiện yếm
khí, chúng nhanh chóng bị khử thành nitơ tự do tách ra khỏi nước, loại trừ sự

phát triển của tảo và các thực vật khác sống dưới nước. Khi hàm lượng nitrat
cao thì nó gây hiện tượng phú dưỡng làm cho thực vật phát triển nhanh, tiếp
theo là chúng chết hàng loạt gây giảm DO và tăng BOD rồi bốc mùi các khí
thối. Mặt khác, khi hàm lượng nitrat cao có thể gây độc hại đối với người vì
khi vào cơ thể trong điều kiện thích hợp ở hệ tiêu hóa chúng sẽ chuyển hóa
thành nitrit, kết hợp với hồng cầu tạo thành chất không vận chuyển oxi gây
bệnh cho người như xanh xao, thiếu máu. Trẻ sơ sinh dưới 6 tháng tuổi rất dễ
mắc bệnh vì trong cơ thể lượng enzim ức chế methemoglobin rất thấp.
Methemoglobin được tạo thành do hemoglobin trong tế bào máu bị oxi hóa,
mà methemoglobin không có khả năng vận chuyển oxi nên gây ra triệu chứng
xanh xao. Ngoài ra, còn gây bệnh ung thư dạ dày do nitrit tạo ra kết hợp với
một amin thứ sinh (xuất hiện khi phân hủy mỡ hoặc protein trong dạ dày) tạo
hợp chất nitro amin là hợp chất gây ung thư.
 Hàm lượng photphat
Photpho tồn tại trong nước với các dạng: H2PO4-, HPO42-, PO43-,
polyphotphat như Na5P3O10 có nhiều trong các chất tẩy rửa, chất phụ gia
trong thực phẩm và photpho hữu cơ có nhiều trong phân súc vật, trong nước
thải của một số ngành sản xuất phân lân và thực phẩm. Photpho bị kết
tủa dưới dạng muối sắt,canxi, nhôm sau đó chúng được giải phóng rất
chậm. Đây là nguồn dinh dưỡng cho thực vật dưới nước, chúng cũng gây ô


8
nhiễm và góp phần thúc đẩy hiện tượng phú dưỡng ở các ao, hồ. Nguồn dinh
dưỡng khác tạo nên sự dư thừa này từ nông nghiệp là các trang trại chăn nuôi,
đặc biệt là nuôi tăng sản. Lượng photpho do gia súc thải ra gấp bốn lần lượng
photpho do con người thải ra. Ngoài ra các ngành công nghiệp chế biến
thực phẩm nói chung và những ngành công nghiệp len yêu cầu nhiều
công đoạn rửa, nước thải chứa nhiều polyphotphat là thành phần chính
của các chất tẩy rửa.

 Sunfat (S042-)
Các nguồn nước tự nhiên, đặc biệt nước biển và nước phèn, thường có
nồng độ sulfat cao. Sulfat trong nước có thể bị vi sinh vật chuyển hóa tạo ra
sulfit và axit sulfuric có thể gây ăn mòn đường ống và bê tông. Ở nồng độ
cao, sulfat có thể gây hại cho cây trồng.
 Clorua (Cl-)
Là một trong các ion quan trọng trong nước và nước thải. Clorua kết hợp
với các ion khác như natri, kali gây ra vị cho nước. Nguồn nước có nồng độ
clorua cao có khả năng ăn mòn kim loại, gây hại cho cây trồng, giảm tuổi thọ
của các công trình bằng bê tông,... Nhìn chung clorua không gây hại cho
sức khỏe con người, nhưng clorua có thể gây ra vị mặn của nước do đó ít
nhiều ảnh hưởng đến mục đích ăn uống và sinh hoạt.
 Chì (Pb)
Chì có trong nước thải của các cơ sở sản xuất pin, acqui, luyện kim, hóa
dầu. Chì có khả năng tích lũy trong cơ thể, gây độc thần kinh, gây chết nếu bị
nhiễm độc nặng. Chì cũng rất độc đối với động vật thủy sinh.
 Thủy ngân (Hg)
Thủy ngân là kim loại được sử dụng trong nông nghiệp (thuốc
chống nấm) và trong công nghiệp (làm điện cực). Ở các vùng có mỏ thủy
ngân, nồng độ thủy ngân trong nước khá cao. Nhiều loại nước thải công
nghiệp có chứa thủy ngân ở dạng muối vô cơ của Hg(I), Hg(II) hoặc các


9
hợp chất hữu cơ chứa thủy ngân. Thủy ngân cũng rất độc với các động vật
khác và các vi sinh vật. Nhiều loại hợp chất của thủy ngân được dùng để
diệt nấm mốc.
 Asen (As)
Asen trong các nguồn nước có thể do các nguồn gây ô nhiễm tự nhiên
(các loại khoáng chứa asen) hoặc nguồn nhân tạo (luyện kim, khai khoáng...).

Asen thường có mặt trong nước dưới dạng asenit (AsO33-),asenat
(AsO43-) hoặc asen hữu cơ (các hợp chất loại methyl asen có trong môi
trường do các phản ứng chuyển hóa sinh học asen vô cơ). Asen và các
hợp chất của nó là các chất độc mạnh (cho người, các động vật khác và vi
sinh vật), nó có khả năng tích lũy trong cơ thể và gây ung thư. Độc tính của
các dạng hợp chất asen: As(III) > As(V) > Asen hữu cơ.
 Các chất hữu cơ
Các chất hữu cơ dễ bị phân hủy sinh học:
Cacbonhidrat, protein, chất béo… thường có mặt trong nước thải sinh
hoạt, nước thải đô thị, nước thải công nghiệp chế biến thực phẩm là các chất
hữu cơ dễ bị phân huỷ sinh học. Chất hữu cơ dễ bị phân huỷ sinh học thường
ảnh hưởng có hại đến nguồn lợi thuỷ sản, vì khi bị phân huỷ các chất này sẽ
làm giảm oxy hoà tan trong nước, dẫn đến chết tôm cá.
Các chất hữu cơ có độc tính cao thường là các chất bền vững, khó bị vi
sinh vật phân huỷ trong môi trường. Một số chất hữu cơ có khả năng tồn lưu
lâu dài trong môi trường và tích luỹ sinh học trong cơ thể sinh vật. Do có khả
năng tích luỹ sinh học, nên chúng có thể thâm nhập vào chuỗi thức ăn và từ
đó đi vào cơ thể con người. Các chất này thường có trong nước thải công
nghiệp, nước chảy tràn từ đồng ruộng (có chứa nhiều thuốc trừ sâu, diệt cỏ,
kích thích sinh trưởng…). Các hợp chất này thường là các tác nhân gây ô
nhiễm nguy hiểm, ngay cả khi có mặt với nồng độ rất nhỏ trong môi trường.


10
 Dầu mỡ
Dầu mỡ là chất khó tan trong nước, nhưng tan được trong các dung môi
hữu cơ. Dầu mỡ có thành phần hóa học rất phức tạp. Do đó, dầu mỡ thường
có độc tính cao và tương đối bền trong môi trường nước. Độc tính và tác
động của dầu mỡ đến hệ sinh thái nước không giống nhau mà phụ thuộc vào
loại dầu mỡ. Hầu hết các loại động thực vật đều bị tác hại của dầu mỡ. Các

loại động thực vật thủy sinh dễ bị chết do dầu mỡ ngăn cản quá trình hô hấp,
quang hợp và cung cấp năng lượng.
 Các chất có màu
Nước nguyên chất không có màu, nhưng nước trong tự nhiên thường có
màu do các chất có mặt trong nước như:
 Các chất hữu cơ do xác thực vật bị phân hủy, sắt và mangan dạng keo
hoặc dạng hòa tan.
 Các chất thải công nghiệp (phẩm màu, crom, tanin, lignin…).
 Các chất gây mùi vị
Nhiều chất có thể gây mùi vị cho nước. Trong đó, nhiều chất có tác hại
đến sức khỏe con người cũng như gây các tác hại khác đến động thực vật và
hệ sinh thái như:
 Các chất hữu cơ từ nước thải đô thị, nước thải công nghiệp.
 Các sản phẩm của quá trình phân hủy xác động thực vật.
 Dầu mỡ và các sản phẩm dầu mỡ.
 Các vi sinh vật gây bệnh
Nhiều vi sinh vật gây bệnh có mặt trong nước gây tác hại cho mục đích
sử dụng nước trong sinh hoạt. Các sinh vật này có thể truyền hay gây bệnh
cho người. Các sinh vật gây bệnh này vốn không bắt nguồn từ nước, chúng
cần có vật chủ để ống ký sinh, phát triển và sinh sản. Một số các sinh vật gây
bệnh có thể sống một thời gian khá dài trong nước và là nguy cơ truyền bệnh
tiềm tàng. Các sinh vật này là vi khuẩn, virút, động vật đơn bào, giun sán.


11
2.1.2 Cơ sở pháp lý
 Một số văn bản pháp lý có liên quan đến môi trường và chất
lượng nước:
- Luật Bảo vệ môi trường số 55/2014/QH13 được Quốc hội nước
CHXHCN

Việt Nam thông qua ngày 23/06/2014;
- Luật tài nguyên nước số 17/2012/QH13 được Quốc hội nước
CHXHCN
Việt Nam thông qua ngày 21/06/2012;
- Nghị định số 19/2015/NĐ-CP ngày 14/02/2015 của Chính phủ về quy
định chi tiết thi hành một số điều của Luật bảo vệ môi trường;
- Luật Hóa chất số 06/2007/QH12 được Quốc hội nước CHXHCN Việt
Nam thông qua ngày 21 tháng 11 năm 2007;
- Nghị quyết 41-NQ/TW ngày 15 tháng 11 năm 2004 của Bộ Chính trị về
bảo vệ môi trường trong thời kỳ đẩy mạnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa;
- Nghị định số 154/2016/NĐ-CP ngày 16/11/2016 của Chính phủ về việc
thu phí bảo vệ môi trường đối với nước thải và Nghị định số 155/2016/NĐCP ngày 18/11/2016 của Chính phủ quy định về xử phạt vi phạm hành chính
trong lĩnh vực bảo vệ môi trường;
 Các Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về môi trường bao gồm:
- QCVN 40:2011/BTNMT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về nước thải
công nghiệp;
- QCVN 01:2009/BYT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước
ăn uống;
- QCVN 02:2009/BYT: Quy chuẩn kỹ thuật quốc gia về chất lượng nước
sinh hoạt.
 Các bộ tiêu chuẩn về thiết kế hệ thống xử lý nước thải như :


12
- TCVN 7957:2008: Tiêu chuẩn về thiết kế hệ thống xử lý nước thải;
- TCXD 51:2008: Tiêu chuẩn thiết kế thoát nước - mạng lưới và công
trình bên ngoài do Bộ Xây dựng ban hành năm 2008.
2.2 Tình hình nghiên cứu trên thế giới và Việt Nam
2.2.1 Tình hình nghiên cứu trên thế giới
Trên thế giới, đã có những phương pháp được sử dụng để loại trừ

photpho như phương pháp hóa học, phương pháp sinh học.Tuy nhiên loại bỏ
photpho hóa học, lượng photpho dòng thải định mức trung bình được sử dụng
để thiết lập liều lượng tĩnh. Điều này dẫn đến việc sử dụng quá hoặc dưới
mức cần thiết làm lãng phí và bị vi phạm về xả thải. Sử dụng dữ liệu liên tục
để điều khiển việc định lượng hóa chất sử dụng sẽ giúp cắt giảm chi phí sử
dụng hóa chất xử lý.
Trong xử lý sinh học, việc sục khí chiếm 70% kinh phí của một nhà máy
bởi vì hầu hết các nhà máy xử lý nước thải luôn để chạy bơm sục khí 24/7 cho
an toàn.
Gần đây, nhóm nghiên cứu của GS.Halden đã công bố một nghiên cứu
trên Tạp chí Environmental Quality xem xét các phương pháp thu hồi
phốtpho từ nước thải bằng cách lập mô hình toán học.
Các nhà máy xử lý nước thải ở nhiều thành phố hiện đang áp dụng
phương pháp chiết xuất phốt pho trước khi xả nước thải vào môi trường. Hai
phương pháp thu hồi phốt pho được áp dụng gồm phương pháp hóa học và
sinh học.
Trong phương pháp hóa học, nhà máy xử lý phốtpho hòa tan trong
nướcthải. Sau đó, phốt pho được tách khỏi dung dịch để dễ xử lý.Trong
phương pháp sinh học, vi khuẩn được bổ sung để thu hồi phốt pho trong bùn
đặc. Sự thay đổi ở đây bao gồm loại bỏ phốtpho bằng phương pháp sinh học
tăng cường (EBPR). Phương pháp này kích thích có chọn lọc vi khuẩn tích tụ
phốt pho.


13
Nhóm nghiên cứu đã kết hợp 2 phương pháp hóa sinh.Thứ nhất, phương
pháp EBPR đã cô đặc phốt pho trong bùn.Tiếp theo, phương pháp xử lý hóa
học được áp dụng để tách phốtpho thành sỏi struvite, khoáng chất photphat có
thể sử dụng. Nghiên cứu đã chứng minh một nhà máy xử lý nước thải thông
thường mỗi năm có thể thu hồi gần 490 tấn phốt pho dạng sỏi struvite.

Xử lý photpho bằng phương pháp EBPR không cần bổ sung thêm hóa
chất vàcòn hạn chế sản sinh bùn, đã làm giảm chi phí vận hành cho các nhà
máy xử lý nước thải có nguồn ngân sách eo hẹp.
Phốtpho được thu hồi mang lại lợi ích cho môi trường vì họat động khai
thác phốtpho sẽ giảm và nguồn nước mặt được cải thiện. Phốt pho thu hồi
dưới dạng sỏi struvite cũng có thể tạo thu nhập. Nhóm nghiên cứu ước tính,
nhờ phương pháp mới, các nhà máy xử lý nước thải tham gia nghiên cứu điển
hình có thể tăng doanh thu 150.000 USD/năm.
Một trong những quá trình xử lý bằng phương pháp sinh học đang được
phát triển đó là kết hợp xử lý cả nitơ và photpho. Bằng cách sử dụng bùn hoạt
tính, các hợp chất trong các quá trình xử lý thiếu khí (anoxic), xử lý hiếu khí
(aerobic), xử lý yếm khí (anaerobic) kết hợp hoặc riêng biệt để thực hiện quá
trình khử nitơ và photpho. Ban đầu quá trình này được phát triển để khử
Photpho, sau đó là kết hợp khử cả nitơ và photpho.
2.2.2 Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam
Ở nước ta, với quá trình công nghiệp hoá hiện đại hoá đã và đang mang
lại nhiều lợi ích về mặt kinh tế, chính trị, xã hội. tuy nhiên, bên cạnh đó vấn
đề ô nhiễm môi trường lại đang ngày càng gia tăng. Một trong những loại ô
nhiễm phải kể đến là ô nhiễm nguồn nước gây ra bởi photpho (PO43-). Hiện
nay ở Việt Nam cũng đã có nhiều nghiên cứu và ứng dụng để xử lý chất thải
này. Trong đó, phương pháp hấp phụ là một trong những kĩ thuật xử lý chất
thải, làm sạch môi trường được ứng dụng rộng rãi nhất. Phương pháp này có
ưu điểm là khả năng làm sạch cao, chất hấp phụ sau khi sử dụng đều có khả
năng tái sinh nên làm hạ giá thành xử lý.


14
Các loại vật liệu hấp phụ được sử dụng chủ yếu gồm có: than hoạt tính,
silicagel, zeolit, sét, bentonit, diatomit, nhôm oxit, các chất hấp phụ
polyme,....

Nghiên cứu của Hồ Thị Hòa (2007) đã tìm ra giải pháp tái sử dụng
nguồn rác thải vỏ ngao sò. Vỏ ngao sò chủ yếu là Canxicacbonat, hầu như
không lẫn tạp chất. Vỏ ngao sau khi được xử lý nhiệt và nghiền nhỏ có thể sử
dụng để cải thiện chất lượng nước do vỏ ngao có khả năng hấp phụ kim loại,
phopho, amoni. Các nghiên cứu cho thấy hiệu quả của việc tái sử dụng rác
thải vỏ ngao để cải thiện sự phú dưỡng.
Trong nghiên cứu của Lê Đức Trung (2007), vỏ tôm và cua được sử
dụng để xử lý kim loại nặng trong nước do có chứa chitin và chitosan. Zeolite
tự nhiên đã qua sơ chế dạng aluminosilicate ngậm nước, có cấu trúc xốp và vỏ
tôm cua (chitin thô) có trong bã thải của ngành công nghiệp thủy sản được sử
dụng làm vật liệu hấp phụ kim loại nặng trong nghiên cứu này.
2.3. Ô nhiễm photphat và một số phương pháp xử lý photphat hiện nay
2.3.1. Ô nhiễm photphat
Trong môi trường nước,photphat tồn tại ở các dạng : H2PO4-, HPO42-,
PO43, dạng polymeta photphat như: (NaP03)6 và photpho hữa cơ. Muối
photphat vô cơ được sử dụng rộng rãi trong các ngành công nghiệp bao gồm:
Sản phẩm làm sạch, kem đánh răng, bật lửa, công nghiệp dệt may, xử lý nước
và phân bón.
Photpho là nguyên tố rát quan trọng đối với sinh vật. Chúng có mặt trong
cách thành phần: ATP, ADP, AMP,t rong photpho lipit, trong axit nucleic.
Chính vì thế, photpho rất quan trọng cho sinh vật.
Khi lượng photphat có trong đất quá nhiều,các ion photphat sẽ kết hợp
với các ion kim loại trong đất như: Nhôm (Al3+), sắt( Fe3+,Fe2+)... Dẫn đến
chai cứng đất, tiếu diệt 1 số vsv có lợi, không tốt cho cây trồng phát triển.


15
Trong môi trường nước: Khi lương photphat quá dư sẽ gây nên hiện
tượng phú dưỡng. Trong môi trường tự nhiên, quá trình trao đổi hòa tan
photphat từ dạng kết tủa hoặc phức bền diễn ra từ từ, quá trình tiêu thụ

photphat diễn ra cân bằng tạo nên sự phát triển ổn định cho hệ sinh vật. Tuy
nhiên khi lượng photphat quá dư do nước thải mang đến gây hiện tượng phú
dưỡng cho các lưu vực
Phú dưỡng là hiện tượng phát triển ồ ạt, mạnh mẽ của các loài sinh vật
thủy sinh như: rong, bèo, tảo... Sự phát triển quá mạnh mẽ sẽ gây nên sự thay
đổi hệ sinh thái vào điều kiện môi trường. Với mật ộ dày đặc, chúng ngăn cản
ánh sáng đi sâu vào lòng nước. Khi chết đi quá trình phân hủy xác của chúng
cần một lượng oxi lớn, làm cạn kiệt oxi trong nước, làm tăng các chất ô nhiễm
trong nước do các sản phẩm phân hủy không hoàn toàn. Các xác chết cùng
sản phẩm phân hủy tại nên lớp bùn dày ở đáy hồ. Cứ như vậy, sau một thời
gian quá trình phân hủy hiếu khi chuyển thành phân hủy yếm khí ở đáy rồi lên
các tầng trên. Quá trình phân hủy yếm khí tạo ra nhiều sản phẩn có tính khử
càng làm ô nhiễm môi trường nước, tạo ra các khi độc, các khí có mùi khó
chịu. Hậu quả làm sinh vật sống trong nước bị chết, ở mức độ nhẹ hơn đối với
các lưu vực có dòng chảy, hiện tượng phú dưỡng có thể làm nghẽn dòng chảy
do sự phát triển của bèo, làm nông các lưu vực do bùn tạo thành quá dày, đây
là môi trường sống của các sinh vật có hại...
2.3.2 Một số phương pháp xử lý photphat đang được sử dụng hiện nay
- Phương pháp kết tủa photphat
Kết tủa photphat với các ion nhôm, sắt, canxi tạo ra các muối có độ ta
thấp và tách chúng ra dưới dạng chất rắn.
- Phương pháp sinh học
Phương pháp sinh học dựa trên hiện tượng là một số loài sinh vật tích lũy
lượng photpho nhiều hơn mức cơ thể chúng cần trong điều kiện hiếu khí.


16

PHẦN 3
ĐỐI TƯỢNG, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

3.1. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
3.1.1. Đối tượng nghiên cứu:
- Vỏ trai cánh mỏng : Trai cỡ lớn, vỏ mỏng, hình elip dài. Chiều dài có
thể tới 23 - 25cm. Vùng đỉnh vỏ thấp là vỏ trai dẹp. Cạnh trước tròn đều, cạnh
bụng thẳng nghang, hơi lõm ở khoảng giữa, cạnh sau gần tròn. Mặt ngoài vỏ
nhẵn, ở con nhỏ có màu xanh vàng với nhiều đường phóng xạ màu xanh lục,
ở con lớn màu vàng xanh với đường sinh trưởng thô. Có các dải nâu đen đồng
tâm. Xà cừ màu trắng, hơi hồng, ánh ngũ sắc.
- PO43- : là một hóa chất vô cơ và một muối của axit photphoric
3.1.2. Phạm vi nghiên cứu
Nghiên cứu xử dụng vỏ trai cánh mỏng (Cristaria Bialata) xử lý photphat
PO43- trong nước thải tại phòng thí nghiệm
3.2. Địa điểm và thời gian tiến hành
Địa điểm nghiên cứu: Phòng thí nghiệm trường Đại học khoa học
Thời gian tiến hành: Từ 12/2016 đến 04/2017
3.3. Nội dung nghiên cứu
-Nghiên cứu về về đặc điểm của một số loại nước thải chứa PO43- Nghiên cứu về vỏ trai cánh mỏng
- Xây dựng đường chuẩn
- Nghiên cứu ảnh hưởng chiều cao cột đến khả năng xử lý PO43- của vỏ
trai cánh mỏng
- Nghiên cứu ảnh hưởng của nồng độ khả năng xử lý PO43- của vỏ trai
cánh mỏng


17
3.4. Phương pháp nghiên cứu
- Phương pháp nghiên cứu thu thập số liệu thứ cấp
Thu thập thông tin từ các tài liệu có liên quan đến đề tài như: đặc điểm,
tính chất hóa học của Photphat và đặc tính của vỏ trai cánh mỏng, các thông

tin các tài liệu của các báo cáo, các đề tài, các sách báo có liên quan. Kế thừa
và tham khảo các kết quả đã đạt được của các báo cáo, đề tài có liên quan đến
vấn đề nghiên cứu.
Thu thập các tài liệu về tình hình ô nhiêm nước, tác hại của Photphat đến
sức khỏe của con người, sinh vật và tác hại đến môi trường.
- Phương pháp thiết kế thí nghiệm
Gồm 2 thí nghiệm được bố trí trong phòng thí nghiệm khoa Khoa học
Môi trường và Trái Đất – Trường ĐH Khoa học
Thí nghiệm 1 : thay đổi chiều cao của vật liệu hấp phụ vỏ trai cánh mỏng
Thí nghiệm 2 : thay đổi nồng độ đầu vào của P043Mục đích của thí nghiệm này là đánh giá khả năng xử lí PO43- trong nước
thải bằng vỏ trai cánh mỏng theo phương pháp cột lọc đứng
 Phương pháp lấy mẫu nước phân tích.
Mẫu nước phân tích sẽ được tiến hành như sau:
Thay đổi nồng độ photphat đầu vào bằng cách pha dung dịch nước ô
nhiễm nhân tạo. Sau đó tiến hành phân tích P tổng số trước và sau xử lý.
- Phương pháp thực nghiệm, phân tích
Phương pháp phân tích chỉ tiêu PO43- trong nước: Sử dụng phương
pháp phân tích so màu trắc quang bằng máy ASS. Áp dụng TCVN 6202:2008
(ISO 6878:2004) Chất lượng nước - Xác định photpho - Phương pháp đo phổ
dùng amoni molidat.
- Phương pháp so sánh:
So sánh hàm lượng PO43- trước và sau xử lý
So sánh hàm lượng PO43- sau xử lý với quy chuẩn hiện hành


18
- Phương pháp chuyên gia: tham khảo ý kiến của các chuyên gia chuyên
ngành môi trường.
- Phương pháp tổng hợp, xử lý số liệu
Sử dụng phần mềm Word và Excel để xử lý thông tin số liệu và được thể

hiện dưới các dạng bảng biểu, sơ đồ, biểu đồ,… (Từ các đề tài nghiên cứu, tài
liệu hội thảo, báo cáo tổng kết…). Sau đó phân tích, tổng hợp, đánh giá và so
sánh từng vấn đề riêng biệt phục vụ cho nội dung đề tài.
3.4 Phương pháp bố trí thí nghiệm
Gồm 3 thí nghiệm được bố trí trong phòng thí nghiệm khoa Khoa học
Môi trường và Trái Đất – Trường ĐH Khoa học, thí nghiệm 1 có 4 công thức,
3 lần nhắc lại.Thí nghiệm 2 và thí nghiệm 3 có 3 công thức và 3 lần nhắc lại
Mục đích của thí nghiệm này là đánh giá khả năng xử lí photphat PO43trong nước thải bằng bỏ trai cánh mỏng theo phương pháp cột lọc đứng
 Dụng cụ thiết bị
- Bình định mức bình tam giác, phễu thủy tinh, pipet, giấy lọc,…
- Cột lọc đứng
- Cân điện tử
- Máy đo quang phổ hấp phụ nguyên tử AAS
 Hóa chất
Nước cất một lần,KH2PO4
 Vật liệu hấp phụ:
Vỏ trai sau khi thu thập từ các hộ gia đình, các quán ăn được rửa sạch
với nước máy nhiều lần để loại bỏ bớt cả các các hạt bụi bẩn, chất hữu sơ, sau
đó được đun sôi để loại bỏ bớt dầu mỡ.... Tiếp tục rửa sạch bằng nước xà
phòng. Sử dụng cối để giã nhỏ vỏ trai, rây đến kích thước nhỏ hơn 0,45 mm
và bảo quản trong lọ polyetylen kín.


19
 Tiến hành thí nghiệm
Tiến hành nghiên cứu khả năng hấp phụ của vỏ trai với photphat PO43trong dung dịch bằng cách sử dụng cột lọc đứng
 Khảo sát ảnh hưởng của nồng độ photphat đầu vào
Gồm 4 công thức, 3 lần nhắc lại/ công thức = 12 bình định mức 1000ml.
- Chuẩn bị 12 bình 1000ml
- Từ dung dịch mẹ được pha sẵn , pha 4 dung dịch con với 5 nồng độ (5

công thức) C1,C2,C3,C4 với V= 1000l ( mỗi công thức nhắc lại 3 lần với 3
bình định mức 1000ml)
 Công thức 1: C1 = 40 mg/l
 Công thức 2: C2 = 60 mg/l
 Công thức 3: C3 = 80 mg/l
 Công thức 4: C4 = 100 mg/l
 Sử dụng pipet lấy từ dung dịch mẹ để chuẩn độ thành các bình 50ml
chứa dung dịch con với các công thức nồng độ khác nhau: 40mg/l 60mg/l;
80mg/l; 100mg/l; (với mỗi công thức nhắc lại 3 lần).
 Sau khi đo thời gian nước chảy qua các cột lọt ta thấy thời gian không
chênh lệch nhau nhiều ~ 360 phút
- Đo lại nồng độ PO43- sau khi tiến hành thí nghiệm.
 Khảo sát ảnh hưởng của độ dày vỏ trai/PO43Gồm 3 công thức, 3 lần nhắc lại/ công thức = 9 bình định mức 1000ml.
- Chuẩn bị 9 bình định mức 1000ml
- Từ dung dịch mẹ được pha sẵn , pha 9 bình dung dịch con với nồng độ
Cthải = 50mg/l( không thay đổi) định mức thành các bình 1000ml.
- Thêm vào các bình chứa dung dịch pha sẵn với các độ dày bột vỏ trai
theo 3công thức khác nhau: 5cm, 7,5cm, 10cm.
thức nhắc lại 3 lần với 3 bình định mức l000ml)

V= l000ml (với mỗi công